焦一平

山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦選煤廠，山西太原 030206

煤礦機(jī)械設(shè)備磨損及降損方法

焦一平

山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦選煤廠，山西太原 030206

機(jī)械磨損是機(jī)械設(shè)備和零部件的主要失效形式之一，盡管磨損過程是一個(gè)漸進(jìn)的過程，磨損的直接結(jié)果也并非災(zāi)難性的，然而由此造成的經(jīng)濟(jì)損失是非常巨大的，研究磨損具有重要的意義。

機(jī)械磨損；失效；降損

0 引言

兩相互接觸產(chǎn)生相對運(yùn)動的摩擦表面之間的摩擦將產(chǎn)生阻止機(jī)件運(yùn)動的摩擦阻力，引起機(jī)械能量的消耗并轉(zhuǎn)化而放出熱量，使機(jī)件產(chǎn)生磨損。每當(dāng)摩擦?xí)r，接觸點(diǎn)形成的粘著與滑溜不斷相互交替的結(jié)果，造成表面的損傷，這就是磨損。我國對摩擦損失造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了調(diào)查分析，此項(xiàng)損失約占國民總產(chǎn)值的2%左右。了解磨損的危害，研究解決的方法，可挽回巨額的經(jīng)濟(jì)損失，避免許多意外事故的發(fā)生。

1 煤礦機(jī)械設(shè)備常見磨損部件

煤礦機(jī)械磨損部件主要有刮板運(yùn)輸機(jī)、礦車、采煤機(jī)、煤礦4大件等。刮板輸送機(jī)主要是中部槽、鏈及鏈輪的磨損，每年造成的損失都在億元以上，我國輸送機(jī)壽命比國外壽命低得多；礦車的磨損主要是輪、軸頸、三環(huán)鏈、碰頭的磨損。據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦車所需配件占我國煤礦配件總量的30%以上。采煤機(jī)的主要磨損件為截齒、齒座、滾筒及泵、馬達(dá)、閥等液壓件和齒輪、軸承等，截齒耗量非常大，而且價(jià)格昂貴；對于煤礦四大件而言，通風(fēng)機(jī)是煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，磨損失效主要是齒輪聯(lián)軸節(jié)和軸承，造成的危害及經(jīng)損失很大。壓風(fēng)機(jī)的曲軸、連桿、活塞、閥座、閥桿是其磨損的主要部位，因磨損而引起風(fēng)壓不足，造成掘進(jìn)工作面和采煤工作面生產(chǎn)能力的降低。提升機(jī)磨損主要指齒輪、齒輪聯(lián)軸節(jié)、軸承制動器筒襯以及鋼絲繩的磨損。其中鋼絲繩的磨損，不僅耗量大、價(jià)格高，且影響礦井生產(chǎn)及安全。對于各類泵而言，磨損主要是葉輪和導(dǎo)向輪的磨損。

2 把握磨損規(guī)律，降低磨損

機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中，不同的構(gòu)件由于磨損類型和工作條件不同，磨損的情況也不一樣。但是，磨損的發(fā)展規(guī)律是共同的。機(jī)件的正常磨損過程大致可分三個(gè)階段，第一是“跑合”階段，在這個(gè)時(shí)期內(nèi)開始由于零件表面存在著加工后的不平度，在接觸點(diǎn)上引起高接觸應(yīng)力，磨損速度很快，隨著機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間延長，不平度凸峰被逐漸磨損，使摩擦表面的實(shí)際接觸面逐漸增大，磨損速度逐漸減慢。第二是“穩(wěn)定”磨損階段，由于機(jī)械已經(jīng)過“跑合”，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建立了彈性接觸的條件。同時(shí)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦表面處于液體摩擦狀態(tài)，只是在啟動和停車過程中，才出現(xiàn)邊界摩擦和半干摩擦情況，因此，磨損速度降低而且基本穩(wěn)定，磨損量與時(shí)間成正比增加，問隙緩慢增大。第三十“急劇”磨損階段，由于摩擦條件發(fā)生較大變化，產(chǎn)生過大的間隙，增加沖擊，潤滑油膜易破壞。磨損速度急劇增加，致使機(jī)械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導(dǎo)致發(fā)生意外事故。

影響機(jī)械磨損的主要因素有零件材料、工作載荷、運(yùn)動速度、溫度、潤滑、表面加工質(zhì)量、裝配和安裝質(zhì)量、機(jī)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)動性質(zhì)等。材料損耗包括兩方面，一是材料組織結(jié)構(gòu)及性能的損壞，二是尺寸、形狀及表面質(zhì)量的變化。當(dāng)磨損超過一定限度時(shí)，零件間的合理配合就遭到破壞，導(dǎo)致機(jī)械工作性能的降低或變壞，影響設(shè)備使用的可靠性，造成機(jī)械的各種故障，減少使用壽命。降低磨損的方法通常要考慮以下幾個(gè)方面。

2.1 材料的選擇

材料的選擇基本原則是適用性、可得性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然在選擇時(shí)還應(yīng)該充分考慮到所處的工況環(huán)境對零件抗磨性的影響。根據(jù)失效分析的結(jié)果，材料的性能和表面形態(tài)對零件的磨損影響很大。提高耐磨性和韌性可以初步確定為重點(diǎn)考慮的問題?？赏ㄟ^各種表面強(qiáng)化技術(shù)，如表面滲碳、滲合金元素等方法，提高零件表面硬度，使表面硬度盡可能超過磨料的硬度，提高耐磨性。

2.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面幾何特征

磨損失效受結(jié)構(gòu)的影響很大，包括整機(jī)的結(jié)構(gòu)和零件的形狀尺寸、配合接觸方式、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題。零件接觸表面的特征是影響摩擦的主要因素。因此，改善接觸表面的光潔度、粗糙度是主要的手段，同時(shí)還要對接觸表面的幾何形狀、尺寸等都要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，或采取相適宜的加工工藝。

2.3 改善工況

空氣中的灰塵顆粒、粉末和液體氣泡等浸入摩擦表面會加速磨損；各種酸性、堿性或鹽類化學(xué)物質(zhì)的浸入會加速零件的氧化和腐蝕磨損。因此，要盡可能地減少這類物質(zhì)的混入，為接觸表面提供優(yōu)良的工作環(huán)境。同時(shí)，要防止機(jī)械長時(shí)間在高溫、重載、高速的工況下工作。

2.4 合理的維修保養(yǎng)

根據(jù)工藝合理、經(jīng)濟(jì)合算、生產(chǎn)可行的原則，合理進(jìn)行維修，保證維修質(zhì)量。建立合理的維護(hù)保養(yǎng)制度，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)保養(yǎng)和使用操作規(guī)程，是保證機(jī)械設(shè)備工作的可靠性和提高使用壽命的重要條件。

2.5 發(fā)展表面工程技術(shù)

許多零部件的破壞時(shí)從表面損傷開始的，因此，發(fā)展金屬表面工程技術(shù)，提高機(jī)械零件表面的耐磨和耐腐蝕性能，具有非常重要的意義。材料工作者開始把注意力從整體強(qiáng)化轉(zhuǎn)向材料表面的強(qiáng)化，試圖在其表面上堆焊或噴涂一層具有高耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化的材料，以使產(chǎn)品壽命得到大幅度的提高。許多表面工程技術(shù)不僅成為現(xiàn)代制造技術(shù)中的重要工藝方法，而且在設(shè)備的技術(shù)改造和維修方面發(fā)揮了重要作用。表面工程，是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面涂覆或多種表面工程技術(shù)復(fù)合處理以改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，以活動所需表面性能的系統(tǒng)工程。概述材料的表面性能，可以有效延長其使用壽命，許多國家都在努力研究各種提高零件表面性能的新技術(shù)和新工藝。

為了提高煤礦工程機(jī)械使用壽命，降低零件的磨損，必須了解摩擦學(xué)原理，運(yùn)用摩擦學(xué)的知識對工程機(jī)械零件進(jìn)行磨損失效分析，掌握磨損的類型和機(jī)理，然后根據(jù)具體情況，改進(jìn)設(shè)計(jì)、合理選材，采用合理的抗磨措施。

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TD407

A

1674-6708（2010）30-0099-02

焦一平，工作單位：山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦選煤廠物資供應(yīng)科，職務(wù)：機(jī)械技術(shù)員，主要從事機(jī)械技術(shù)工作

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