煤矿机械磨损失效问题的研究
来源:用户上传
作者: 陈旭光 徐洪光
摘 要 煤矿机械的使用增加了煤矿的产量，减少煤矿机械的磨损，降低设备的损耗，对企业降低成本，保障产量有着重要的意义。本文从煤矿机械所处的工作条件和实际使用状况入手，分析由此产生的磨损失效形式，并就减少煤矿机械的磨损、增加其使用年限，提出相关对策。
关键词 机械磨损；失效；原因；形式；对策
中图分类号TD4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0084-02
我国是一个能源消耗大国，对煤炭资源的需求量比较大。为了满足居民和企业的需要，提高煤炭的开采量，大型的机械应运而生，如采煤机、掘进机、刮板输送机、胶带输送机、提升机等。随着技术的改进和科技的发展，机械的设计和开采效率都日趋完善，机械的使用给企业创造了大量的效益，但是由于机械磨损而带来的损耗，却不可小窥。我国的煤炭企业因为机械的损耗，每年的资金投入达到80亿元，主要用于机械的维护和更新，而由于机械磨损，导致生产中断的损失更是无法估计。因此，有效的减少煤矿机械的磨损，降低机械的损耗，可以延长机械的使用寿命[1]，减少更新的速度，减少企业的资金支出。另外，减少机械的磨损，还能降低机械由于磨损而产生停机的故障率，保障煤矿企业正常的生产作业，对保证企业的经济效益有一定的作用。
1磨损失效的原因和形式
1.1工作环境差
我国的煤矿开采主要是以地下开采为主，露天开采占的比重很小。所以大部分煤矿机械的工作环境都是处于矿井之下，环境相对封闭，煤屑、粉尘、矿料粉末充斥其中。这些颗粒粉尘很容易就进入轴承内部，与轴承的滚子和轴承圈相互摩擦，加快轴承的磨损[2]。1）胶带输送机的托辊采用轴承来支撑转动， 在输送煤矿时， 一些硬度较高的粉尘会混入轴承密封腔内， 影响了润滑脂的润滑效果， 并且使轴承内部产生磨粒磨损，甚至是干摩擦，加快了轴承的损耗，影响托辊正常运转。另外，托辊旋转的不畅，还可能导致托辊与胶带之间发生滑动摩擦，加重了托辊和胶带的磨损；2）矿车的车轮也采用轴承旋转支撑，轴承不仅降低轮轴的转动摩擦，还承担着矿车车皮和煤矿的重量。如果混入水和煤炭以及其他颗粒，将导致转动不良，再加上承受的载重，会使轴承加速磨损，
1.2工作强度高
由于工人操作不熟，以及有目标产量的指标，使得机械设备的工作强度大，所处的工作级别高。机械设备在实际工作中经常处在较大负载、冲击、振动的工况下，再加上煤矿中可能含有矸石等硬的成分，更加重了设备的磨损。1）采煤机的截齿，在正常工作时就承受着较大的载荷冲击和矿料摩擦，这个部位的磨损是很难避免的。但是如果工作强度大，过载严重，截齿可能会直接断裂；转速高挖掘频率快，降温不明显时，截齿表面会和煤矿之间产生高达800℃的温度，这都加剧了截齿的磨损失效；2）振动筛的振动轴承承受着冲击载荷和摩擦力的共同作用，冲击与摩擦的耦合作用大大地缩短了振动轴承的使用寿命。国产振动轴承的可靠性本来就低，人为施加的较大的工作强度和偏心块产生的高频率冲击载荷，更加使得振动轴承提前失效。
1.3工作时间长
大多数煤矿企业实行轮班制度，采用工人轮班，设备不停的形式。导致设备带载运行的时间比较长，部分设备基本上日夜连续进行高强度运行，使得机械设备容易产生疲劳磨损，加剧了关键部件的老化磨损速度。如埋刮板输送机的链条和提升机的钢丝绳，都是疲劳失效效果明显的部件，长时间重复运动导致的疲劳磨损，对使用寿命有较大的影响。
1.4维护难度大
维护要求难以满足设备的实际需要。煤矿机械所处的环境情况恶劣，工况要求苛刻，润滑和维护的要求比普通机械高[3]。但是由于设备停机次数少、时间短，更增加了维护的难度，进一步加重了机械的磨损失效。如当截齿和齿座内壁出现缝隙时， 没有及时发现和修补，导致煤屑和矿石粉尘混入其中， 形成三体磨粒磨损， 本来齿座就受损了，维护的不及时导致磨损加剧，最终影响截齿固定的牢固程度。
2减少磨损失效的对策
煤矿机械的磨损形式主要是是磨粒磨损和腐蚀磨损，这是由煤矿机械的工作环境和结构形式共同决定的，为了减小机械的磨损失效程度，笔者从以下3个方面提出相关对策。
2.1研究新理论，设计新方案
设计新型开采煤矿的机械设备是减少煤矿机械的磨损失效最有潜力的方法。这样可以促进中国煤矿开采企业设备升级，提前减少因为机械磨损而带来的损失，虽然更新设备需要资金花费，但是从长远来看，减少了每年的维护开支。这需要从摩擦、润滑等相关学科和理论入手，分析现有的磨损问题和失效形式，研究失效的宏观和微观机理，给设计提供足够的理论支持。然后根据这些研究结果和思路，结合现有的采矿设备，设计出可靠性更高的机械或者对现有的机械进行改造。
2.2采用新材料，应用新工艺
使用抗磨材料、提高抗磨能力是减少煤矿机械的磨损失效最有效的方法。在目前的情况下，采用新的材料，或者使用新的加工工艺，对较容易出现磨损失效的零部件进行抗磨处理，无疑能立马进行替换，从而增加机械设备的可靠性。我国的煤矿机械大多数都是国产的，其中的耐磨部分普遍采用低碳锰钢作为原材料。加入了其他合金元素的低碳锰钢在强度和抗磨性上跟其他碳钢相比，有很大的优越性。但是与国外的优质钢材相比，还是有很大的不足。例如刮板输送机的中部槽，国产钢板就需要45mm厚，为达到同样的输送量和使用寿命，而使用进口的钢板只需要30mm的厚度即可。
2.3加强设备的维护和管理
制定科学合理的生产管理制度是减少煤矿机械的磨损失效最直接的方法。目前，新型的煤矿开采机械和高强度耐磨材料的研究，并不是一蹴而就的，需要一个过程。而煤矿企业的自身管理直接影响着“人机关系”，如何制定合理的设备维护和管理制度就显得尤为重要了。1）制定合理的操作规范，防止出现超载、过载等恶劣工况；2）制定必要的维护制度，充分对设备进行监控和维护，保证机械能正常的运行；3）制定科学的生产目标，根据现有的设备和机械状况，设定一个符合企业自身的生产产量。这样既可以不加剧机械损耗，有能保证充分利用有限的设备资源，在维持成本和创造效益之间寻找一个平衡点。
3结论
煤矿机械属于大型重型设备，工作条件差，工况要求苛刻，在工作中难免出现磨损失效。但是研究磨损的机理，有效的利用抗磨材料和抗磨技术，建立科学合理的生产管理制度，努力降低磨损损耗，提高煤矿机械的使用寿命，减少企业不必要的损失，是我们今后研究的重点。
参考文献
[1]刘翠现.有效防止煤矿机械磨损的方法[J].煤矿机械，2003.5.
[2]李萍.浅析煤矿机械磨损及其对策[J].科技创新导报，2012.
[3]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，2006.6.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-4723155.htm
