康凱

摘 要：井下采煤工作面變坡點(diǎn)多，傾角大，再加上超負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)備制造的缺陷、性能的不足以及滑靴與銷排配合間隙的不合理是導(dǎo)致滑靴損壞的重要因素。要使導(dǎo)向滑靴恢復(fù)或超出以前的機(jī)械性能，合理選擇修復(fù)材料是導(dǎo)向滑靴再利用的最關(guān)鍵一環(huán)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械性能;耐磨性;堆焊

采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴是煤礦井下采煤機(jī)重要的易損部件，采煤機(jī)工作時(shí)由煤壁側(cè)的兩組支承組件和老塘側(cè)的兩只導(dǎo)向滑靴分別支承在工作面輸送機(jī)上，行走箱中的行走輪與輸送機(jī)的強(qiáng)力齒軌相嚙合，由裝在兩行走箱上的導(dǎo)向滑靴導(dǎo)向，當(dāng)行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，采煤機(jī)便騎在工作面輸送機(jī)上行走，同時(shí)截割電動(dòng)機(jī)通過截割機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，通過強(qiáng)力截齒完成落煤及裝煤作業(yè)。當(dāng)滑靴導(dǎo)向面磨損嚴(yán)重時(shí)，致使導(dǎo)向性不好，行走輪與銷排不能正常嚙合，造成行走輪快速磨損或斷齒。嚴(yán)重時(shí)采煤機(jī)會(huì)脫離運(yùn)輸機(jī)，使采煤機(jī)不能工作，嚴(yán)重制約采煤機(jī)的使用效率，遇到傾角較大、綜合條件較差的采煤工作面，損壞頻率更高。皖北煤電集團(tuán)五溝煤礦1032工作面自正式運(yùn)行以來，不到三個(gè)月的時(shí)間，更換了八副滑靴，損壞率居高不下的同時(shí)，在每次都需要更換新配件的過程中還有以下難題：

1、設(shè)備配件成本較高：采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴價(jià)格在30000元/件，配件價(jià)格過高導(dǎo)致材料成本居高不下，間接拉高噸煤成本，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2、配件型號(hào)較多：MG400/920型采煤機(jī)在五溝煤礦采煤工作面生產(chǎn)過程中使用過多種型號(hào)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，MG400/920煤機(jī)導(dǎo)向滑靴一共分為三大類，至少20件，種類繁雜。如此多的型號(hào)由于各種原因?qū)е氯菀谆煜?/p>

3、供貨周期較長(zhǎng)：設(shè)備配件供貨周期一般情況下預(yù)計(jì)需要1～3個(gè)月左右。

因此如果不更換新部件，節(jié)約成本最直接高效的辦法唯有在現(xiàn)有的條件和基礎(chǔ)上修復(fù)改進(jìn)，提高采煤機(jī)的使用效率，下面分別進(jìn)行闡述。

導(dǎo)向滑靴的作用是導(dǎo)向和支撐。牽引部與導(dǎo)向滑靴配合的間隙，直接影響煤機(jī)的運(yùn)行與安全。磨損較嚴(yán)重的導(dǎo)向滑靴，會(huì)使擺線輪與齒軌出現(xiàn)摩擦卡頓等現(xiàn)象，因此具有最高的強(qiáng)度和韌度的導(dǎo)向滑靴是煤機(jī)的終極目標(biāo)之一;同時(shí)作為與導(dǎo)軌接觸的滑動(dòng)表面，又要求其具有較高的耐磨性能。對(duì)一個(gè)綜合性能要求很高的零部件，在實(shí)際使用中材料很難同時(shí)達(dá)到高的強(qiáng)度與韌性、以及高的耐磨性，所以導(dǎo)向滑靴是一個(gè)極易損壞的煤機(jī)部件。

目前國(guó)內(nèi)很多煤機(jī)生產(chǎn)廠家針對(duì)滑靴的耐磨性問題已進(jìn)行了較為深入廣泛的研究，但目前仍以使用耐磨材料以及對(duì)磨損層進(jìn)行特殊工藝處理為主要研究手段，特別是像MG400/920這樣大功率采煤機(jī)其導(dǎo)向滑靴耐磨層的加工方法還是以在導(dǎo)向面上直接堆焊耐磨層為主。針對(duì)目前五溝煤礦設(shè)備機(jī)修廠目前的維修現(xiàn)狀，合理選擇耐磨材料， 采用合適的工藝提高其耐磨性仍是維修的關(guān)鍵。

通過對(duì)所有損壞滑靴進(jìn)行深入的故障調(diào)查及統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)目前的導(dǎo)向滑靴經(jīng)常出現(xiàn)的失效形式主要包括以下幾種形式：滑靴側(cè)壁斷裂，裂紋擴(kuò)散以及嚴(yán)重磨損（故障照片如圖所示）。

導(dǎo)致這種情況發(fā)生的主要原因是鏈板機(jī)銷軌座的焊接或加工的制造偏差造成了采煤機(jī)銷軌輪與刮板機(jī)銷排的不正常嚙合，在運(yùn)行過程中不斷沖頂導(dǎo)向滑靴，從而使導(dǎo)向滑靴頻繁承受過大的載荷。況且不同工作面傾角大小不一，在這樣惡劣環(huán)境下工作，導(dǎo)致滑靴導(dǎo)向面磨損嚴(yán)重，使用壽命不足兩個(gè)月，極端情況下甚至只有兩周。前兩種導(dǎo)致滑靴基本報(bào)廢，修復(fù)可能性極小;第三種情況下滑靴只是損壞到一定的程度，根據(jù)損壞的具體情況是可以修復(fù)的。經(jīng)過多次試驗(yàn)證明，損壞的導(dǎo)向滑靴耐磨面磨損量達(dá)到一定的程度，在徹底失去穩(wěn)定性之前，經(jīng)過科學(xué)合理的打磨修復(fù)并重新堆焊，是可以讓設(shè)備重新恢復(fù)使用功能的。

想要修復(fù)磨損量比較大的導(dǎo)向滑靴，必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱處理及機(jī)械性能等方面對(duì)導(dǎo)向滑靴的質(zhì)量性能有所了解。據(jù)公開資料顯示：一般上海某集團(tuán)煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)向滑靴硬度設(shè)計(jì)要求為280～320HBW;機(jī)械性能方面材質(zhì)為ZG35CrMnSi，該材料硬度達(dá)到此范圍內(nèi)時(shí)沖擊韌性一般在20-30J 之間，沖擊韌性相對(duì)偏低，造成滑靴的抗沖擊性能低，使用過程中容易產(chǎn)生裂紋。

通過綜合考慮滑靴的性能要求，滑靴的硬度要求為240～280HBW，通過熱處理工藝調(diào)整，試制結(jié)果表明材料的沖擊韌性達(dá)40J以上，同時(shí)為了防止應(yīng)力集中，滑靴槽口的圓角也要在焊接過程中保留。下面就修復(fù)過程中使用的焊條使用情況進(jìn)行對(duì)比：

1、E4303酸性焊條，簡(jiǎn)稱J422。它是一種普通酸性焊條，藥皮鈦鈣型，J表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，42是42kg/mm2，焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度430MPa，熔敷金屬里面含有C、Mn、Si、S、P，Si的高含量使其具有高強(qiáng)度，低沖擊韌性。

2、J506 E5016 E7016 用于焊接中碳鋼和低合金鋼結(jié)構(gòu)，如 16Mn、 09Mn2Si 和船舶用 A、B、D、E 級(jí)鋼等，也用于厚板及可焊性較差的碳鋼結(jié)構(gòu)的焊接。

3、D256高錳鋼堆焊焊條（AWS EFeMn-A）：D256是低氫鉀型藥皮的堆焊焊條，可交直流兩用。堆焊時(shí)，宜采用小電流，窄道焊，并趁紅熱時(shí)錘擊或水淬，以減少裂紋傾向。焊縫金屬為奧氏體高錳鋼，具有加工硬化，堅(jiān)韌耐磨的特點(diǎn)。用途：用于破碎機(jī)、鋼軌、推土機(jī)等受沖擊易磨損件的堆焊。堆焊層金屬成份（%）： 金屬成份 其它元素總量 ≤1.10 ≤1.30 11.00-16.00 ≤5.00 堆焊層硬度：HB≥170 2. D266堆焊條堆焊金屬為含C≤1.1℅、Mn11-18℅、Mo<2.5﹪、其它≤1的奧氏體高錳鋼。

4、XHD646德國(guó)卡斯特林焊條適用于焊接和修復(fù)錳鋼、碳鋼及異種鋼;具有極高抗沖擊性能、抗裂性;焊道有很高硬度，可使用鎢硬質(zhì)合金工具進(jìn)行機(jī)械加工。該型焊條抗拉強(qiáng)度MPa：607，硬度HV：420～520，加工硬化HV：480～580，主要成分：Cr、Ni、Mn、Mo

根據(jù)以上分析，并通過大量的實(shí)驗(yàn)，使用 XHD-646耐磨焊條堆焊的導(dǎo)向滑靴耐磨面硬度高、抗拉強(qiáng)度大，符合煤機(jī)運(yùn)行安全與平穩(wěn)的要求：導(dǎo)向滑靴的使用壽命提高50%以上，更換周期延長(zhǎng)，提升了利用率，節(jié)約了材料費(fèi)用，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)滑靴修復(fù)案例的成功也為今后碰到類似構(gòu)件的處理，提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。