煤矿机械设备磨损及降损方法

焦一平

山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿选煤厂，山西太原 030206

煤矿机械设备磨损及降损方法

焦一平

山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿选煤厂，山西太原 030206

机械磨损是机械设备和零部件的主要失效形式之一，尽管磨损过程是一个渐进的过程，磨损的直接结果也并非灾难性的，然而由此造成的经济损失是非常巨大的，研究磨损具有重要的意义。

机械磨损；失效；降损

0 引言

两相互接触产生相对运动的摩擦表面之间的摩擦将产生阻止机件运动的摩擦阻力，引起机械能量的消耗并转化而放出热量，使机件产生磨损。每当摩擦时，接触点形成的粘着与滑溜不断相互交替的结果，造成表面的损伤，这就是磨损。我国对摩擦损失造成的经济损失进行了调查分析，此项损失约占国民总产值的2%左右。了解磨损的危害，研究解决的方法，可挽回巨额的经济损失，避免许多意外事故的发生。

1 煤矿机械设备常见磨损部件

煤矿机械磨损部件主要有刮板运输机、矿车、采煤机、煤矿4大件等。刮板输送机主要是中部槽、链及链轮的磨损，每年造成的损失都在亿元以上，我国输送机寿命比国外寿命低得多；矿车的磨损主要是轮、轴颈、三环链、碰头的磨损。据统计，矿车所需配件占我国煤矿配件总量的30%以上。采煤机的主要磨损件为截齿、齿座、滚筒及泵、马达、阀等液压件和齿轮、轴承等，截齿耗量非常大，而且价格昂贵；对于煤矿四大件而言，通风机是煤矿的关键设备，磨损失效主要是齿轮联轴节和轴承，造成的危害及经损失很大。压风机的曲轴、连杆、活塞、阀座、阀杆是其磨损的主要部位，因磨损而引起风压不足，造成掘进工作面和采煤工作面生产能力的降低。提升机磨损主要指齿轮、齿轮联轴节、轴承制动器筒衬以及钢丝绳的磨损。其中钢丝绳的磨损，不仅耗量大、价格高，且影响矿井生产及安全。对于各类泵而言，磨损主要是叶轮和导向轮的磨损。

2 把握磨损规律，降低磨损

机器在运转中，不同的构件由于磨损类型和工作条件不同，磨损的情况也不一样。但是，磨损的发展规律是共同的。机件的正常磨损过程大致可分三个阶段，第一是“跑合”阶段，在这个时期内开始由于零件表面存在着加工后的不平度，在接触点上引起高接触应力，磨损速度很快，随着机械运转的时间延长，不平度凸峰被逐渐磨损，使摩擦表面的实际接触面逐渐增大，磨损速度逐渐减慢。第二是“稳定”磨损阶段，由于机械已经过“跑合”，摩擦表面加工硬化，微观几何形状改变，从而建立了弹性接触的条件。同时在正常运转时，摩擦表面处于液体摩擦状态，只是在启动和停车过程中，才出现边界摩擦和半干摩擦情况，因此，磨损速度降低而且基本稳定，磨损量与时间成正比增加，问隙缓慢增大。第三十“急剧”磨损阶段，由于摩擦条件发生较大变化，产生过大的间隙，增加冲击，润滑油膜易破坏。磨损速度急剧增加，致使机械效率下降，精度降低，出现异常的噪声和振动，最后导致发生意外事故。

影响机械磨损的主要因素有零件材料、工作载荷、运动速度、温度、润滑、表面加工质量、装配和安装质量、机件结构特点及运动性质等。材料损耗包括两方面，一是材料组织结构及性能的损坏，二是尺寸、形状及表面质量的变化。当磨损超过一定限度时，零件间的合理配合就遭到破坏，导致机械工作性能的降低或变坏，影响设备使用的可靠性，造成机械的各种故障，减少使用寿命。降低磨损的方法通常要考虑以下几个方面。

2.1 材料的选择

材料的选择基本原则是适用性、可得性和经济性。当然在选择时还应该充分考虑到所处的工况环境对零件抗磨性的影响。根据失效分析的结果，材料的性能和表面形态对零件的磨损影响很大。提高耐磨性和韧性可以初步确定为重点考虑的问题。可通过各种表面强化技术，如表面渗碳、渗合金元素等方法，提高零件表面硬度，使表面硬度尽可能超过磨料的硬度，提高耐磨性。

2.2 改进结构设计和表面几何特征

磨损失效受结构的影响很大，包括整机的结构和零件的形状尺寸、配合接触方式、特殊的工艺方法等。为此，需要考虑磨物的接触状态，本质是力的作用和力流方向的改善问题。零件接触表面的特征是影响摩擦的主要因素。因此，改善接触表面的光洁度、粗糙度是主要的手段，同时还要对接触表面的几何形状、尺寸等都要进行合理设计，或采取相适宜的加工工艺。

2.3 改善工况

空气中的灰尘颗粒、粉末和液体气泡等浸入摩擦表面会加速磨损；各种酸性、碱性或盐类化学物质的浸入会加速零件的氧化和腐蚀磨损。因此，要尽可能地减少这类物质的混入，为接触表面提供优良的工作环境。同时，要防止机械长时间在高温、重载、高速的工况下工作。

2.4 合理的维修保养

根据工艺合理、经济合算、生产可行的原则，合理进行维修，保证维修质量。建立合理的维护保养制度，严格执行技术保养和使用操作规程，是保证机械设备工作的可靠性和提高使用寿命的重要条件。

2.5 发展表面工程技术

许多零部件的破坏时从表面损伤开始的，因此，发展金属表面工程技术，提高机械零件表面的耐磨和耐腐蚀性能，具有非常重要的意义。材料工作者开始把注意力从整体强化转向材料表面的强化，试图在其表面上堆焊或喷涂一层具有高耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化的材料，以使产品寿命得到大幅度的提高。许多表面工程技术不仅成为现代制造技术中的重要工艺方法，而且在设备的技术改造和维修方面发挥了重要作用。表面工程，是经表面预处理后，通过表面涂覆或多种表面工程技术复合处理以改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分和组织结构，以活动所需表面性能的系统工程。概述材料的表面性能，可以有效延长其使用寿命，许多国家都在努力研究各种提高零件表面性能的新技术和新工艺。

为了提高煤矿工程机械使用寿命，降低零件的磨损，必须了解摩擦学原理，运用摩擦学的知识对工程机械零件进行磨损失效分析，掌握磨损的类型和机理，然后根据具体情况，改进设计、合理选材，采用合理的抗磨措施。

[1]陈冠国.工程机械零部件的磨损失效分析[J].唐山工程技术学院学报，1990(1).

[2]朱华，吴兆宏，李刚，葛世荣.煤矿机械磨损失效研究[J].煤炭学报，2006(3).

[3]谢泳.煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施[J].润滑与密封，2006(9).

TD407

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1674-6708（2010）30-0099-02

焦一平，工作单位：山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿选煤厂物资供应科，职务：机械技术员，主要从事机械技术工作

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