提高采煤機(jī)截齒可靠性和壽命的途徑

秦勇

摘要： 從截齒的制造質(zhì)量、材料、幾何形狀和參數(shù)等方面，分析截齒的可靠性和壽命的關(guān)鍵影響因素。

Abstract: The key factors affecting reliablity and life time of pick are analyzed in this paper based on manufacturing quality, material, geometry, parameters and other aspects.

關(guān)鍵詞： 采煤機(jī)；截齒；可靠性；改進(jìn)

Key words: shearer；pick；reliability；improvement

中圖分類號：TD421文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2014）23-0060-02

0引言

在采煤機(jī)中，截齒作為截煤工具。在截煤過程中，電動機(jī)的絕大部分功率都消耗在截齒上。在采煤機(jī)上，可以說截齒是最容易損壞和更換最頻繁的零件，進(jìn)而在一定程度上影響著噸煤成本。在提高采煤機(jī)的生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本方面，截齒的質(zhì)量和工作性能發(fā)揮著重要作用。

1截齒的類型

截齒按形狀分為刀形截齒和鎬形截齒，按安裝方向分為徑向截齒和切向截齒。刀形截齒可徑向安裝，也可切向安裝。鎬形截齒只能切向安裝，在齒座中能轉(zhuǎn)動，可起到均勻磨損，提高耐磨壽命的作用。

截齒上部是齒頭，鑲嵌有硬質(zhì)合金齒尖；截齒下部是齒柄，裝在齒座之中。

2截齒的失效形式

在實(shí)際截割煤巖體的過程中，在交變應(yīng)力和磨損力的作用下，容易導(dǎo)致截齒發(fā)生失效。其失效形式主要表現(xiàn)為：①磨損包圍合金部分的齒體，在一定程度上，當(dāng)齒體磨損影響到合金的側(cè)向分力時(shí)，導(dǎo)致合金發(fā)生脫落。②在破煤過程中，由于合金頭部強(qiáng)度比較低，進(jìn)而容易破碎，當(dāng)合金破碎后，齒體磨損進(jìn)一步加快。③由于齒體強(qiáng)度比較低，使得齒體容易彎曲變形，進(jìn)而容易炸裂折斷。④正常磨損合金、齒體。⑤在工作過程中，由于安裝不牢固進(jìn)而導(dǎo)致齒體丟失。

3提高截齒可靠性和壽命的途徑

3.1 提高截齒的質(zhì)量

強(qiáng)度、沖擊韌性、抗磨損程度，以及刀頭焊接質(zhì)量等因素，在一定程度上影響截齒的使用功效。在刀體的選材方面，國內(nèi)一般選擇35CrMnSiA高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)的合金鋼，為了獲得下貝氏體和馬氏體混合組織，采用等溫淬火工藝對這些材料進(jìn)行處理，使截齒具有較高的強(qiáng)度和塑性，進(jìn)一步提高其沖擊的韌性。

采用噴丸強(qiáng)化的冷作硬化處理，進(jìn)一步提高截齒表面的強(qiáng)化層，以及截齒高溫抗疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能。對于YG11C、YG13C等硬質(zhì)合金材料來說，其特點(diǎn)是強(qiáng)度和韌性比較高；為確保強(qiáng)度、塑性、潤滑性、耐熱性和良好的焊接性能，通常選用Cu-Zn-Mn的105 和801做銅基釬料。對于銅基釬料的間隙，國外資料一般為0.1~0.15mm，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，最佳間隙通常為0.15~0.3mm，此時(shí)接頭處強(qiáng)度最大。弱間隙偏小，增加了材料充填的難度；如果間隙偏大，損壞毛細(xì)管作用，導(dǎo)致釬料充填不充分，同時(shí)造成母材與填縫釬料的合金化作用消失，這些都會降低接頭處的強(qiáng)度。所以，在焊接過程中，采用選配方法對間隙進(jìn)行控制。

在截齒制造工藝中，硬質(zhì)合金頭釬焊在刀身上的質(zhì)量是很重要的，一些損壞的截齒就是因釬焊質(zhì)量不高而合金頭被碰掉。焊接是用105號錳銅焊料，釬焊間隙為0.1～0.15mm。英國為了進(jìn)一步提高釬焊接頭的強(qiáng)度，取間隙更小，使焊接層的最小厚度達(dá)0.06mm，所用焊料是含有銅、鋅、鎘、鎳的銀合金，其熔化溫度為630～680°C。

3.2 選擇合理的刀身材料

對于截齒來說，將多晶金鋼石鑲嵌在特殊設(shè)計(jì)的碳化鎢表面，與普通碳化鎢截齒相比，其壽命明顯提高。在截割煤巖過程中，由于截齒需要承受高壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和沖擊負(fù)荷等，為了提高截齒的綜合機(jī)械化性能，延長截齒的使用壽命，一方面需要確保截齒表面足夠的耐磨性，另一方面需要注意截齒材料的韌性。

3.3 選擇合理的截齒類型

在層理、節(jié)理發(fā)達(dá)或含夾石的脆性煤巖中，可以使用鎬形齒，對于刀形齒來說，主要適用于截割堅(jiān)韌以及層理和節(jié)理不發(fā)達(dá)的煤巖。在煤質(zhì)軟和、夾矸少的地方，通常使用齒體硬度高、αk值相應(yīng)較低的截齒，相反，需要提高材料的塑性和韌性，硬度可以稍微降低一些。

3.4 改進(jìn)截齒的幾何形狀和參數(shù)

對于截齒來說，通常情況下，其幾何參數(shù)在一定程度上影響和制約截齒的截割性能和使用壽命。截齒的截割阻力和軸向力受其幾何參數(shù)的影響，截齒的排列方式影響截齒的截割狀態(tài)。因此，要根據(jù)煤巖物理機(jī)械性質(zhì)的實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的排列方式。如果排列方式選擇不當(dāng)，將會直接影響截齒的可靠性。

在實(shí)際的截煤過程中，對于韌性煤，鎬形齒與刀形截齒相比，其切削阻力比較大，并且磨損比較快；對于脆性堅(jiān)硬的煤巖，或者磨蝕性較強(qiáng)的煤巖，鎬形齒與刀形齒相比，由于自身的安裝結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行自轉(zhuǎn)，使截齒磨損均勻分布，進(jìn)而在一定程度上延長了其使用壽命。

有人曾經(jīng)做過試驗(yàn)：如圖1所示，當(dāng)鎬形截齒刀頭圓錐角和安裝分別為75°、50°時(shí)，這時(shí)的截割阻力最小。

[75°/2][50°]

圖1鎬形截齒結(jié)構(gòu)圖

但是，在使用過程中，如果刀頭太尖，容易破碎，建議圓錐角為85°。通過圖1可以看出，與刀體下部角度相比，包圍刀尖的角度明顯不同，這樣處理的作用是減小與煤體的摩擦。如果此處磨損過大，容易導(dǎo)致刀頭脫落。所以，此處的錐度與大小直徑非常重要，如果設(shè)計(jì)不合理，容易造成磨損。

3.5 使用大截齒

為提高產(chǎn)量，采煤機(jī)的牽引速度明顯增大。為了提高塊煤率和降低煤塵，要求截齒伸長量增加，強(qiáng)度增高。這也是截齒發(fā)展的動向，即強(qiáng)力大截齒。

4結(jié)束語

綜上所述，截齒尺寸和強(qiáng)度的增大，特別是提高截齒的可靠性和壽命是提高機(jī)械采煤經(jīng)濟(jì)效益的根本措施之一，即減少截齒萬噸消耗量。

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