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煤矿机械磨损原因与抗磨措施探讨

摘要:在大量运用煤矿机械的同时,由于其零部件长期处于高强度运转状态等原因,会造成多发性的机械磨损,为了确保能够满足市场对煤矿资源的需求与机械生产水平的要求,就需要积极地探讨煤矿机械的磨损原因,并且从机械零部件的选材、制备工艺等方面进行探究,以便于能够达到减耗机械磨损,降低生产成本,提高煤矿机械的生产效率。

关键词:煤矿设备;机械磨损;原因与措施;优效产能

引言

在市场煤炭资源紧缺的形势下,煤炭行业的智能化、自动化、机械化水平也在不断地提高,特别是煤矿机械的生产、制造、维护技术也得到了相应的提高,其运用也在不断地深入。随着高强度开采作业的深入开展,与煤炭层等直接接触的开采、运输、筛选、淘洗等环节的机械设备的损耗也越来越大,一定程度上增加了生产成本,降低了生产效率。

1机械磨损的特征

在机械设备运行过程中,经常会出现设备磨损、零部件正常或非正常的消耗。煤炭的硬度、机械性能等性质都取决于煤化程度、矿物杂质、成煤物质的性质等因素。其中,虽然煤炭硬度对于机械设备的损耗、磨损来说比较低,但是煤炭中含有的黄铁矿、石英、方解石等杂质对于机械设备的磨损来说有着极大的影响。例如,绍荷生教授曾经做过的无烟煤镜质组试验,就表明了煤炭和其他的磨性材料相同,也具备了磨料的磨损性[2]。

2煤矿机械磨损的原因分析

1)磨损亚表面分析。一般情况下,在设备的磨损过程中,磨损表面下层较厚的金属层将会发生材料硬化、金属组织回火软化等变化。例如,零部件材料加工变形硬化这一变化,将会提高生产制作环节中的冷作硬化程度,让其表面组织的状态、成分与原材质发生区分;零部件金属组织的恢复再结晶、回火软化、非晶态层、超细晶层等亚表面层由于变形热、摩擦热等因素造成了整个部件的材质性能出现了变化;在零部件组成部分磨损过程中,其表面难免会出现一些裂纹,特别是磨损碎片产生于剥落过程中,裂纹的出现与延伸都呈现出一半的规律性。2)零部件材料及其工作载荷的影响。机械零部件的耐磨性总是与其材料的韧度、硬度相关的,其硬度不但会影响零部件表面的抗压、抗变形性能,还会影响部件的脆度,从而造成零部件表面出现磨粒状的脱落。在其工作载荷的因素里,一般情况下零部件所受的单位压力越大,其磨损程度也越大;不仅如此,载荷的性能(冲击载荷、变载荷、静载荷、短期或长期载荷等)也会影响机械设备中各个零部件之间、构架之间的变力与应力,造成零部件失灵甚至机械事故等危险。3)液压元件磨损。液压特性的构件,主要是液压架构底下体系与马达中的泵体组成部件,经常容易呈现出磨损甚至失效的现象。而在煤矿的生产过程中,液压泵与马达的磨损失效将会在极大程度上影响煤炭的产出,也会对矿企的效益利润产生很大的影响。由于液压系统在长期作业后将会积累大量的、有污染的表层微粒,这将会在作业的时候流入深层级,导致表层的重度损毁,甚至在较小的摩擦力学作用下也会发生大量油体泄露的现象,以至于机械的构件失去其相应的性能,进而影响到了生产的效率和效益。4)抗磨技术水平不高。从机械设备的磨损产物(磨屑)来看,设备的运转中只要一启动设备就将会产生磨屑,且磨屑与煤炭之间相互参杂,不能及时地对其进行收集与处理,就会导致零部件的卡壳、火花甚至是设备短路、爆炸等事故。这就表明了在零部件等设备的表面、齿轮尖部等构件的抗磨技术至少是抗磨性能不高,在安装、维护设备时不能及时有效地对磨损进行预防与治理,更谈不上智能化、系统化地抗磨。

3抗磨措施的分析

1)材料的合理选择。从设备消耗、磨损、失效的因素中可以看出,制造机械设备的材料的重要性,选择好综合性能佳的耐磨材料是减少设备磨损的重要前提和保障。在对耐磨的复合型材料进行选择时,首先要坚持经济性、可得性、适用性相统一的原则,再依据不同的作业环境与工作面深入程度来选择由恰当材料型号、成分、材料性质制备的机械设备型号。例如,在选择采煤机时,需要考虑到其齿轮结构与性能之间的多重关系与要求,截齿的齿体头可以选择35CiMnSi或42CiMo等复合型钢材。2)抗磨结构的优化设计。从设备的磨损失效结构与影响范围来看,其所受的影响主要包含了特殊工艺方法、零件的尺寸、整机结构等范围。由此分析,在对抗磨结构进行优化设计的时候,可以将磨物的接触状态等因素考虑进来,将力流方向与力作用等问题进行改变优化、引导。例如,将高铬铸铁的耐磨衬板上的减重孔形状由方形改变为椭圆形,提高其使用寿命;在机械设备易磨损的部位设计一个小型的自动替换设备装置,从而减少零部件更换的时间、工序与设备检修的成本。3)工艺的恰当选择。在机械设备结构中的重要组成部分———零部件的生产制备过程中,其热处理工艺、生产工艺、表面抗磨工艺的选择与改进对零部件的使用寿命也有着重要的影响,这是从根本上减少设备磨损的一种方式和方法。例如,在材料冶炼加工中,零部件的气体含量、夹杂物、焊接成分的控制等环节都是至关重要的,这就需要依据不同的工况实际,灵活地生产各种类型的零件毛胚,再由设备安装时进行打磨焊接;或者是在表面抗磨的工艺选择时,可以选择表面淬火、表面堆焊、复合镀、喷涂等工艺来巩固提高材料耐磨性能后的零件耐磨性能度,进而达到延长设备使用寿命的目标。

4结语

煤矿机械中的构件在煤矿生产作业中必然会遭受因化学锈蚀、摩擦等因素而引起的设备磨损失效。但是由于我国采矿的作业环境与形势的影响与设备维护修理技术不高等因素,更是受到传统观念禁锢,造成了机械设备的淘汰使用率过高,矿产企业的生产成本增加。因此,我们不仅仅需要对机械设备的选材、制备工艺、抗磨工艺进行合理化的选择,重视、学习摩擦学在机械中的应用,还应该打破旧思维的钳制,积极引进技术并进行创新,使抗磨工艺发展得更加稳健和宽阔。

参考文献

[1]王建平.煤矿机械磨损失效探讨[J].中小企业管理与科技,2014(2):73-75.

[2]李萍.浅议煤矿机械磨损及其对策[J].科技创新导报,2012,28(3):97-99.

[3]周密林.煤矿机械磨损原因及减少磨损的措施[J].机械管理开发,2016(6):181-182.

作者:韩锦良 单位:山西大同同煤集团马脊梁矿

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