淺析煤礦機械磨損失效及防治

韓戰偉

鄭州金鑫機械制造有限公司，河南 新密 452370

煤礦機械的工作對象為煤炭，機械工作的環境十分復雜和惡劣，使用的過程中磨損相當嚴重。一方面煤炭機械的重量一般都比較大，好多都是井下作業，進行一次全面的機械更換相當不便；另一方面，由于我國技術水平的限制，一些先進的機械設備都是從國外進口的，相當昂貴。據不完全統計，我國每年機械的磨損失效而需要更換的統計，煤炭系統每年因磨損而失效需要更換的機械設備價值高達10億元～20億元，煤炭開采企業付出了沉重的代價。同時，因為機器設備更換停機而造成的間接經濟損失更是無法計算。因此，加強對摩擦學知識的深入學習，將國內外先進的抗磨技術和抗磨材料引進來，進行消化吸收應用到我國煤礦機械的生產制造上來，意義深遠，以下就煤礦機械磨損失效進行簡要分析。

1 煤礦機械的磨損原因

在我國，煤炭開采的方式主要有兩種，地下礦井開采與露天開采，而地下開采占煤炭開采中相當大的比重，露天煤礦約占我國煤炭開采中的4.2%。所以，機械的磨損主要指的是礦井機械磨損，機械井下作業主要有下述特點：

1）環境濕度大，空氣中的水分含量過高，這是造成機械腐蝕的主要原因，井下空氣濕度多在80%～90%，這相當于把機械一直泡在水中，這對一些以金屬材質為主的機械的損害是相當嚴重的；

2）井下空氣成分中pH值多在6.5～9.5之間，酸堿度較高，在濕潤的空氣環境的促進下機械與化學物質發生化學反應，從而加速機械的腐蝕；

3）受地質條件的影響，井下機械在工作中會產生大量的雜散電流，這進一步促進了機械的電化學腐蝕。

上述原因是機械井下作業常見的病害，另外加之機械設備的自身磨損，與煤炭巖石土質的磨損，機械設備損害十分嚴重。

2 磨損機理

通過研究分析得知，機械的磨損受多方因素的影響，但主要與煤炭的磨損性有關，研究得知，煤在磨損性上與其它材料相當，并以Ha/Hm=614為轉折點（Hm為金屬材料硬度，Ha為磨料硬度），磨損率與Ha/Hm有著密切的關系，軟磨料磨損也是煤與金屬材質接觸常出現的現象，一般表現為脊隆和犁溝的碾平斷裂。分析煤的成分可知，煤炭屬于生物沉積巖類的可燃礦物，它的性能主要取決于原始材料的性能、煤化程度、物質成分及礦物雜質的含量等。這在一定程度上也決定了煤炭機械性能的多樣性。通過挖掘實踐得知，在煤層中有多種物質的存在，其中有的煤層內還夾有巖石，這對機械在開挖的過程的危害是極大的。

3 機械失效的分析

3.1 磨損碎屑

機械失效的原因是多方面的，我們可以從多種方面進行分析，而碎屑磨損分析就是其中主要的分析方法之一，磨損產物是指在機械自然使用中經磨損去除的磨屑，它是反映機械性能的主要物質，機械的物理、化學性能，使用過程中的狀態，失效的原因等問題都可以通過分析磨損的碎屑反映出來。受工作環境的影響，碎屑在實際的收集過程有一定的難度，實踐中一般采用氣動鐵譜法或磁性法對碎屑進行收集。

3.2 工況檢查

由于機械工作的環境具有多樣性和復雜性，所以，在對機械的磨損性進行分析的時候針對機械的不同部位具體分析，每個零件都有其獨特的用途、受力情況、結構特征、磨料的硬度、粒度、脆性等，通過將這些資料進行采集分析，與機械的原始狀況數據進行對比分析，可以有效的得知機械的磨損狀況及磨損原因，對后期防治措施的采取具有重大的借鑒意義。

3.3 磨損形貌特征分析

這種分析方法主要是指通過宏觀分析，對失效機械的外部特征進行觀察，采集有效的數據，對其進行分析。實踐中觀測的方式也有很多種，如肉眼觀察、拍攝等，通過觀察得出的零件磨損的外表特征的初始數據，并對其尺寸和形狀變化進行測量和記錄，通過對這些采集到的資料進行綜合分析，最終得出機械出失效原因。

3.4 增強機械的耐磨性的措施

3.4.1 合理選擇機械的材質

通過對失效機械的分析得知，機械因為腐蝕原因而發生故障占失效機械中很大一部分比例，因此，通過提高機械的耐腐蝕性可以有效的增強機械的耐磨性，在選擇機械的過程中充分考慮到的材料性能，特別是選用耐磨性良好的材料，可以有效的增強機械的耐磨性。

3.4.2 嚴格機械生產工藝

合理的選材、設計可以有效避免機械的失效，但如果生產工藝、表面抗磨工藝不恰當，也往往造成機械配件的失效。生產工藝包括鑄造、冶煉、冷加工等。冶煉的成分控制、夾雜物和氣體含量，都影響材料的性能，如韌性和強度。強化摩擦體表面即表面抗磨技術和工藝，是提高抗磨性的有效措施。

3.4.3 維護和使用

在大型煤機廠附近，甚至出現了煤機配件一條街現象，嚴重影響煤礦機械的使用。目前煤礦機械配件市場混亂，配件質量粗制濫糙，維修質檢和保障體系不健全，因此，必須建立制造廠家維修責任制度，杜絕小廠配件，保證產品的維修和翻新質量。

4 結論

綜上所述，煤炭能源行業在國民經濟中肩負著重要使命，煤炭的開采性能優良的機械是基礎，在實踐中最大限度的提高機械的使用壽命及耐磨腐蝕度，對提高開采效率，節約煤炭開采成本有著積極的意義。

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