煤礦機械磨損原因與抗磨措施探討

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摘要：在大量運用煤礦機械的同時，由于其零部件長期處于高強度運轉狀態等原因，會造成多發性的機械磨損，為了確保能夠滿足市場對煤礦資源的需求與機械生產水平的要求，就需要積極地探討煤礦機械的磨損原因，并且從機械零部件的選材、制備工藝等方面進行探究，以便于能夠達到減耗機械磨損，降低生產成本，提高煤礦機械的生產效率。

關鍵詞：煤礦設備;機械磨損;原因與措施;優效產能

引言

在市場煤炭資源緊缺的形勢下，煤炭行業的智能化、自動化、機械化水平也在不斷地提高，特別是煤礦機械的生產、制造、維護技術也得到了相應的提高，其運用也在不斷地深入。隨著高強度開采作業的深入開展，與煤炭層等直接接觸的開采、運輸、篩選、淘洗等環節的機械設備的損耗也越來越大，一定程度上增加了生產成本，降低了生產效率。

1機械磨損的特征

在機械設備運行過程中，經常會出現設備磨損、零部件正常或非正常的消耗。煤炭的硬度、機械性能等性質都取決于煤化程度、礦物雜質、成煤物質的性質等因素。其中，雖然煤炭硬度對于機械設備的損耗、磨損來說比較低，但是煤炭中含有的黃鐵礦、石英、方解石等雜質對于機械設備的磨損來說有著極大的影響。例如，紹荷生教授曾經做過的無煙煤鏡質組試驗，就表明了煤炭和其他的磨性材料相同，也具備了磨料的磨損性[2]。

2煤礦機械磨損的原因分析

1）磨損亞表面分析。一般情況下，在設備的磨損過程中，磨損表面下層較厚的金屬層將會發生材料硬化、金屬組織回火軟化等變化。例如，零部件材料加工變形硬化這一變化，將會提高生產制作環節中的冷作硬化程度，讓其表面組織的狀態、成分與原材質發生區分；零部件金屬組織的恢復再結晶、回火軟化、非晶態層、超細晶層等亞表面層由于變形熱、摩擦熱等因素造成了整個部件的材質性能出現了變化；在零部件組成部分磨損過程中，其表面難免會出現一些裂紋，特別是磨損碎片產生于剝落過程中，裂紋的出現與延伸都呈現出一半的規律性。2）零部件材料及其工作載荷的影響。機械零部件的耐磨性總是與其材料的韌度、硬度相關的，其硬度不但會影響零部件表面的抗壓、抗變形性能，還會影響部件的脆度，從而造成零部件表面出現磨粒狀的脫落。在其工作載荷的因素里，一般情況下零部件所受的單位壓力越大，其磨損程度也越大；不僅如此，載荷的性能（沖擊載荷、變載荷、靜載荷、短期或長期載荷等）也會影響機械設備中各個零部件之間、構架之間的變力與應力，造成零部件失靈甚至機械事故等危險。3）液壓元件磨損。液壓特性的構件，主要是液壓架構底下體系與馬達中的泵體組成部件，經常容易呈現出磨損甚至失效的現象。而在煤礦的生產過程中，液壓泵與馬達的磨損失效將會在極大程度上影響煤炭的產出，也會對礦企的效益利潤產生很大的影響。由于液壓系統在長期作業后將會積累大量的、有污染的表層微粒，這將會在作業的時候流入深層級，導致表層的重度損毀，甚至在較小的摩擦力學作用下也會發生大量油體泄露的現象，以至于機械的構件失去其相應的性能，進而影響到了生產的效率和效益。4）抗磨技術水平不高。從機械設備的磨損產物（磨屑）來看，設備的運轉中只要一啟動設備就將會產生磨屑，且磨屑與煤炭之間相互參雜，不能及時地對其進行收集與處理，就會導致零部件的卡殼、火花甚至是設備短路、爆炸等事故。這就表明了在零部件等設備的表面、齒輪尖部等構件的抗磨技術至少是抗磨性能不高，在安裝、維護設備時不能及時有效地對磨損進行預防與治理，更談不上智能化、系統化地抗磨。

3抗磨措施的分析

1）材料的合理選擇。從設備消耗、磨損、失效的因素中可以看出，制造機械設備的材料的重要性，選擇好綜合性能佳的耐磨材料是減少設備磨損的重要前提和保障。在對耐磨的復合型材料進行選擇時，首先要堅持經濟性、可得性、適用性相統一的原則，再依據不同的作業環境與工作面深入程度來選擇由恰當材料型號、成分、材料性質制備的機械設備型號。例如，在選擇采煤機時，需要考慮到其齒輪結構與性能之間的多重關系與要求，截齒的齒體頭可以選擇35CiMnSi或42CiMo等復合型鋼材。2）抗磨結構的優化設計。從設備的磨損失效結構與影響范圍來看，其所受的影響主要包含了特殊工藝方法、零件的尺寸、整機結構等范圍。由此分析，在對抗磨結構進行優化設計的時候，可以將磨物的接觸狀態等因素考慮進來，將力流方向與力作用等問題進行改變優化、引導。例如，將高鉻鑄鐵的耐磨襯板上的減重孔形狀由方形改變為橢圓形，提高其使用壽命；在機械設備易磨損的部位設計一個小型的自動替換設備裝置，從而減少零部件更換的時間、工序與設備檢修的成本。3）工藝的恰當選擇。在機械設備結構中的重要組成部分———零部件的生產制備過程中，其熱處理工藝、生產工藝、表面抗磨工藝的選擇與改進對零部件的使用壽命也有著重要的影響，這是從根本上減少設備磨損的一種方式和方法。例如，在材料冶煉加工中，零部件的氣體含量、夾雜物、焊接成分的控制等環節都是至關重要的，這就需要依據不同的工況實際，靈活地生產各種類型的零件毛胚，再由設備安裝時進行打磨焊接；或者是在表面抗磨的工藝選擇時，可以選擇表面淬火、表面堆焊、復合鍍、噴涂等工藝來鞏固提高材料耐磨性能后的零件耐磨性能度，進而達到延長設備使用壽命的目標。

4結語

煤礦機械中的構件在煤礦生產作業中必然會遭受因化學銹蝕、摩擦等因素而引起的設備磨損失效。但是由于我國采礦的作業環境與形勢的影響與設備維護修理技術不高等因素，更是受到傳統觀念禁錮，造成了機械設備的淘汰使用率過高，礦產企業的生產成本增加。因此，我們不僅僅需要對機械設備的選材、制備工藝、抗磨工藝進行合理化的選擇，重視、學習摩擦學在機械中的應用，還應該打破舊思維的鉗制，積極引進技術并進行創新，使抗磨工藝發展得更加穩健和寬闊。

參考文獻

[1]王建平.煤礦機械磨損失效探討[J].中小企業管理與科技，2014（2）：73-75.

[2]李萍.淺議煤礦機械磨損及其對策[J].科技創新導報，2012，28（3）：97-99.

[3]周密林.煤礦機械磨損原因及減少磨損的措施[J].機械管理開發，2016（6）：181-182.

作者:韓錦良 單位:山西大同同煤集團馬脊梁礦