礦山機械摩擦磨損問題分析及防范建議研究

摘要：礦山機械作業的對象是煤礦與矸石，這些物質比較堅硬，會嚴重磨損礦山機械。礦山機械設備發生故障會引發生產事故，而要想有效防止礦山機械設備故障的發生，必須分析礦山機械重要部位可能出現的磨損，把具體磨損原因找出來。文章分析了礦山機械摩擦磨損形式及機理，提出了防范礦山機械摩擦磨損的對策。

關鍵詞：礦山機械作業；機械故障；設備故障；摩擦磨損問題；防范對策 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD407 文章編號：1009-2374（2016）28-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.077

由于礦山機械通常需承受重載荷，并且工作環境相對比較惡劣，當前摩擦磨損成為了很多礦山機械失效的主要原因，摩擦磨損已經嚴重影響到礦山機械的安全生產。礦山機械工作在高塵高溫環境下摩擦會散失很多熱量，浪費能源，影響到礦山機械的整體經濟效益。縱觀以往的礦山機械磨損情況，我們發現磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損以及腐蝕或侵蝕磨損是大多數礦山設備的主要磨損形式，這些磨損長期作用于礦山機械，會對礦山機械表面的光滑度造成極大破壞，使礦山機械零件發生故障，對機械的正常運行以及礦工的人身安全造成嚴重影響，因此分析研究礦山機械的摩擦磨損也顯得越來越重要。

1 礦山機械中摩擦磨損形式及機理

1.1 磨粒磨損

相互接觸的兩個零件在發生相對運動后由于接觸面的實際粗糙度與硬度的不同，接觸面相互摩擦時，它們之間可能會有游離顆粒的滑動，造成零件間發生磨損，這就是我們通常所說的磨粒磨損。相互接觸的礦山機械，表面硬度的不同，在摩擦接觸時，很容易使材質較軟的零件表面劃出溝槽，造成礦山機械設備實際工作效率的降低，磨粒的硬度、形狀、大小、分布等均會直接影響到礦山機械的磨粒磨損程度，磨粒越硬，礦山機械零件表面的磨損會越嚴重，影響礦山機械正常工作的能力會越強。

1.2 疲勞磨損

在長期使用礦山機械的過程中，反復的切應力長期作用在機械零件上，時時刻刻都在磨損礦山機械設備，一旦超越材料的疲勞極限，這時礦山機械零件很容易由于疲勞造成嚴重磨損，疲勞磨損在礦山機械作業時時刻刻都存在，但這些磨損通常都較小，只有長時間的反復作用，才能明顯磨損礦山機械，對于不同強度的零件材料，那些材料強度較弱的零件經過磨粒長期切削零件，很可能在零件表面留下部分麻點或有裂紋出現，甚至發生折斷。

1.3 黏著磨損

在使用礦山機械設備時，設備的部分零件會受到重載荷，接觸點的應力較大，一些強度較弱的零件出現塑性變形，在零件接觸面處形成粘連，接觸零件會連接在一起，在零件工作時發生粘著磨損，這種磨損會嚴重損壞礦山機械。在礦山機械運轉時，那些承壓較大的零件在相互接觸摩擦時會形成較高溫度，若此時接觸面的潤滑不足，就會使接觸面非常干燥，軟化金屬表面，加大零件間摩擦，出現非常嚴重的粘著磨損。

1.4 腐蝕與侵蝕磨損

在使用機械潤滑劑時，由于潤滑劑中的部分化學物質會跟金屬出現化學反應，產生部分酸性物質，對金屬材料造成腐蝕。由于腐蝕作用，礦山機械零件表面會有部分金屬腐蝕物出現，這些物質會在機械零件上粘連，在零件出現摩擦磨損時，若這些物質不能牢固粘連，隨金屬物質發生剝落現象時常發生，一旦破壞了金屬表面的氧化膜，金屬表面會直接在空氣中裸露，就會加劇新表面的腐蝕、磨損度。對于有汽壓作用的礦山機械零件，由于液流對金屬零件會造成不斷沖擊，長期如此反復的打壓，侵蝕磨損極易出現在礦山機械零件金屬表面。

2 防范礦山機械摩擦磨損的對策

2.1 對設備進行磨損失效分析

要想有效防范與處理礦山機械摩擦磨損，必須細致地分析與探討設備磨損失效的成因與結果，由于礦山機械通常都具有長且復雜的摩擦磨損過程，加之很多原因都有可能導致礦山機械的磨損失效，因此在分析礦山機械摩擦磨損實際問題時，應以機械種類、作業時間、工作狀況為基礎進行綜合考量，詳細研究機械磨損表面的特征，科學、合理地確定出造成磨損失效的原因，應針對這些原因，有針對性地進行防范與整改措施的制定，最終使礦山機械的運轉可靠性與抗磨性得到大幅提升。

2.2 加大力度研發抗磨材料

除了要從源頭上分析與處理機械磨損的原因外，還應重視高抗磨性材料與元件的研發。就我國當前的礦山機械抗磨材料使用現狀而言，低碳錳鋼是很多礦山機械使用的主要材料，這些材料的最大優勢是具有很好的耐磨性，通常要比普通礦山材料耐磨性高很多，但近年來，隨著各礦井開采年限的增長，各礦井的煤礦資源量不斷減少，人們開始把開采目標投向開采難度較大的深煤層，機械設備作業環境不斷復雜，現有機械材料的耐磨性已不能滿足礦山機械的實際使用需求，要想充分滿足礦井開采的機械需求，我們必須重視新的高抗磨、抗腐蝕、高綜合的機械性能材料的研發。

2.3 科學、合理地使用與維護設備

礦山惡劣的作業環境，加之礦山開采的高危性，決定了使用的礦山機械質量必須過硬，要有很好的耐用性。在實際使用礦山機械時，應重視善用與維護礦山機械，如在機械作業前應做好設備的潤滑，在機械作業中應及時清理那些影響機械設備正常作業的干擾物，在操作機械前，應事先充分了解礦山機械的操作方法與具體注意事項，應嚴格按相關規定進行實際操作，最大限度地減少由于人為因素引發的機械不必要磨損，最后礦山機械維護人員應做好機械的定期檢修工作，記錄好現有的機械磨損情況并及時處理，有效防止機械突發故障，造成失效，影響到礦井的正常生產與礦工的生命安全。

3 結語

總之，礦山機械在實際使用過程中，時刻都在發生著摩擦磨損，不同形式的磨損通常是共同作用或交替作用。加之礦山機械的工作環境通常比較惡劣，常常需承受各種重載荷，這樣礦山機械的磨損將會更嚴重，一旦機械磨損達到一定程度，會嚴重影響到機械的正常作業，威脅到礦工的生命安全，給國家和人民造成巨大經濟損失，為有效降低礦山機械在使用過程中的摩擦磨損，使礦山機械的使用壽命達到最長，我們必須了解礦山機械摩擦磨損形式及機理，分析機械零件材料的綜合性能，重視研發一些新型抗磨材料，正確使用與維護設備，只有這樣才能提高機械工作效率，有效延長礦山機械使用壽命，才能促進我國煤礦企業的長期健康可持續發展。

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作者簡介：王萌萌（1989-），男，河南魯山人，中平能化集團機械制造有限公司助理工程師，研究方向：礦山機械的設計。

（責任編輯：秦遜玉）