煤礦機械設備磨損與降損問(wèn)題分析論文
摘要：我國煤礦機械設計、制造、使用和維護過(guò)程中由于受傳統習慣的影響，對摩擦學(xué)知識缺乏深入的了解，不能將當今國內外先進(jìn)的抗磨技術(shù)和抗磨材料及時(shí)應用到煤礦機械的設計和制造上，造成我國煤礦機械易磨損零件的使用壽命遠低于國外先進(jìn)水平，文章通過(guò)分析煤礦機械磨損的種類(lèi)和形式，找出磨損的規律以及影響磨損的因素，從而歸納出減小磨損的途徑。在工作中盡量減小機械磨損，提高機械壽命。
關(guān)鍵詞：煤礦機；械磨損；種類(lèi)；形式；規律；因素；途徑
1概述
煤礦機械的工作對象為煤炭，加之工作條件非常惡劣，在工作中會(huì )受到嚴重的磨損。由于煤礦機械的磨損失效，每年給礦井帶來(lái)巨大的損失。做相對運動(dòng)的零件，由于相接觸的表面都存在著(zhù)摩擦現象，致使零件不斷磨損。煤礦機械大多屬重型機械，磨損問(wèn)題尤為突出。當磨損超過(guò)一定限度時(shí)，零件間的合理配合就遇到破壞，導致機械工作性能的降低或變壞，從而造成機械的各種故障。因此，分析煤礦機械磨損的種類(lèi)和形式，找出磨損的規律以及影響磨損的因素，從而找到減小磨損的途徑非常必要。
2煤礦機械的磨損特性
天然煤炭屬于生物沉積巖類(lèi)的可燃礦物，它的物理及機械性能，取決于積聚時(shí)原始材料的性能、物質(zhì)成分、煤化程度以及礦物雜質(zhì)的含量和特性。這就決定了煤炭機械性能的多樣性。對煤層機械性能的研究表明，煤炭并不是完整的質(zhì)量均勻的各向同性體，煤層里有節理、層理以及解理造成的巖隙，還有各種夾雜物。對磨損來(lái)說(shuō)，硬度是重要的因素，煤的硬度是比較低的，根據普拉托諾夫（ПЛАТОНОВ）資料，煤的基本組成鏡質(zhì)煤硬度在HV24-214。僅用煤的硬度來(lái)確定煤的磨料磨損特性是不夠的，因為煤里常含有不同硬度的雜質(zhì)且大部分硬度較高。煤中的雜質(zhì)主要有粘土、方解石、石英和鐵礦（黃鐵礦、菱鐵礦及褐鐵礦）。煤中的石英和黃鐵礦對磨損的影響起主要作用，石英的硬度在HV900-1000，黃鐵礦在HV1000，有的研究指出，煤的磨損性能與石英和黃鐵礦含量成正比。
3影響磨損的因素和減小磨損的途徑
3.1工作條件
由于零部件磨損主要是由摩擦力引起，而摩擦力大小直接受潤滑好壞的影響，所以給機器提供適宜的工作條件，能提高機器的使用壽命，保證機器正常運行。建立液體摩擦，摩擦系數可以降低10倍以至更多倍，所以在摩擦表面建立液體摩擦是減少摩擦損失的重要措施。建立液體摩擦的必要條件：（1）合適的配合間隙；（2）潤滑油供應充足，并有一定的壓力和流入速度；（3）軸頸必須具有足夠高的轉速；（4）軸頸與軸承的加工精度和配合表面的加工光潔度應適當；（5）注油孔和油槽應設計在軸承的承載區以外。但實(shí)踐證明，由于機器經(jīng)常不斷地停車(chē)、起動(dòng)以及載荷的變化，保證不了液體摩擦條件的始終穩定，使液體摩擦條件受到破壞，引起不可避免的磨損。
3.2加工制造精度低、熱處理、修理裝配質(zhì)量差，維護操作不良
3.2.1表面加工質(zhì)量
宏觀(guān)幾何形狀精度指加工后實(shí)際形狀與理論形狀的偏差，即形位公差精度，如橢圓、不圓度、不平行度等。宏觀(guān)幾何形狀的誤差指零件表面載荷分布不均勻，集中于局部地方，容易造成局部摩擦，表面光潔度對于相同載荷一般說(shuō)來(lái)光潔度愈高，磨損越小，但超過(guò)合理點(diǎn)后，磨損量又會(huì )逐漸上升。這是因為過(guò)高的光潔度會(huì )使接觸面增大，分子間引力增強，產(chǎn)生膠合磨損的可能性增大，磨損最小點(diǎn)在8-10。
3.2.2零件的配合間隙
零件裝配間隙對零件磨損影響很大，一般間隙不能過(guò)大，也不應過(guò)小，當間隙過(guò)小，不易形成液體摩擦，容易產(chǎn)生膠合磨損；當間隙過(guò)大，同樣不易形成液體摩擦。因此，配合間隙大到一定程度，即應進(jìn)行修復，以恢復其原有的配合間隙。
3.3材料選取不當或材料本身有缺陷
3.3.1材料的屈服極限δs的影響
在一定載荷作用下，材料的屈服極限δs愈高，滑動(dòng)摩擦下的膠合磨損傾向愈小，滾動(dòng)摩擦下的摩擦疲勞過(guò)程的速度愈低。實(shí)踐證明，在其他條件相同的情況下，10＃鋼在低速下產(chǎn)生強烈的膠合磨損，而10＃優(yōu)質(zhì)鋼則完全避免了膠合磨損。
3.3.2材料硬度及含碳量的影響
實(shí)踐證明，在同樣條件下工作的碳鋼零件，其耐磨性隨著(zhù)硬度和含碳量的提高而提高。
3.4潤滑油選取不當
潤滑油的品種應根據機器的工作條件來(lái)進(jìn)行選擇，潤滑油的選擇一般應遵循以下原則。
�。�1）在充分保證機器摩擦零件安全運轉的條件下，為了減少能量的消耗，應優(yōu)先選用粘度較小的潤滑油。
�。�2）在高速輕負荷條件下工作的摩擦零件，應選用粘度小的潤滑油，而在低速重負荷條件下工作的摩擦零件，應選用粘度大的。
�。�3）在冬季工作的摩擦零件，應選用粘度小和凝固點(diǎn)低的潤滑油，而在夏季，應選粘度大的。
�。�4）受沖擊負荷和往復運動(dòng)的摩擦零件，應選粘度大的。
�。�5）工作溫度較高，摩擦較嚴重和加工較粗糙的摩擦表面也應選用粘度較大的潤滑油。
4抗磨措施
4.1結構設計
磨損失效受結構的影響很大，包括整機的結構和零件的形狀尺寸、配合方式、特殊的工藝方法等。為此，需要考慮磨物的接觸狀態(tài)，本質(zhì)是力的作用和力流方向的改善問(wèn)題，這在磨損亞表層分析時(shí)能找到一定的依據。如某高鉻鑄鐵耐磨襯板，上面原來(lái)有若干方形的減重孔，易開(kāi)裂造成早期失效，后改為橢圓形孔，使用壽命有較大提高。
4.2選材
根據失效分析的結果，對提高耐磨性可以初步確定重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。經(jīng)常遇到的問(wèn)題是如何合理選擇該工況下的最佳性能材料，特別是合理地選用耐磨材料。其選擇的基本原則是適用性、可得性和經(jīng)濟性。耐磨材料的選擇，國內外都積累了豐富的經(jīng)驗，可以根據工況選用不同成分、牌號的鋼、鐵材料和非金屬陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等材料，包括不同的強化方法。如煤礦機械截齒的刀頭用硬質(zhì)合金保證高耐磨性，刀體用42CrMo或35CrMnSi保證高強度等等。
4.3工藝
合理的設計、選材，但如果生產(chǎn)工藝、熱處理工藝、表面抗磨工藝不恰當，也容易造成易磨損件的早期失效。生產(chǎn)工藝包括冶煉、鑄造、冷加工等工藝。冶煉的成分控制、夾雜物和氣體含量，都影響材料的性能，如韌性和強度。鑄造質(zhì)量同樣影響零件的耐磨性，同樣工況下，粗晶比細晶耐磨性差。熱處理工藝和質(zhì)量決定了材料的最終組織。
5結束語(yǔ)
通過(guò)對磨損的種類(lèi)和規律的分析，找出影響磨損的因素，從而在煤礦工作中，盡可能使磨損減小，延長(cháng)設備的工作時(shí)間，使設備的壽命提高，從而達到提高企業(yè)經(jīng)濟效益的目的。
參考文獻
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