掘進機截齒磨損退化機制分析

孟憲強

摘 要：為了能夠對掘進機截齒磨損退化機制進行良好的認識，首先需要對掘進機截齒磨損程度進行精準識別。想要做到對掘進機截齒磨損程度進行識別，首先需要對不同磨損程度的掘進機截齒進行計算機分析，而分析結果表明，掘進機截齒的退化有著一定的機制，這種機制的發現為確定掘進機截齒的最佳維護時間和更換周期提供了相應的依據。

關鍵詞：掘進機;截齒;磨損退化

掘進機，是用于開鑿地下巷道的工具。這種機械的結構并不復雜，主要通過行走部分、工作部分、裝運部分以及轉載部分構成。雖然掘進機結構并不復雜，但掘進機工作環境較為復雜且惡劣，大部分都是在地下完成。而掘進機在進行切割復雜地礦的過程中，掘進機截齒會與煤炭、巖石進行碰撞。這種碰撞會對掘進機截齒造成巨大的震動與沖擊，容易對掘進機截齒產生巨大的傷害。如果在掘進機截齒造成損耗后不進行及時更換，不僅僅會影響掘進機工作效率，更會對掘進機本體產生傷害，進而降低工作效率或者造成經濟財產損失。

一、掘進機截齒磨損原因的研究

針對掘進機截齒，國內外進行了廣泛且專業的研究，張建廣學者對掘進機截齒在磨損前后的各項數據進行了分析，例如質量、高度、磨損形態以及溫度都進行了分析，最后得出了結論，那就是掘進機截齒的磨損屬于顆粒型磨損。掘進機截齒的主要建造材質是硬質合金，這種硬質合金的磨損與在地下劇烈撞擊產生的熱疲勞有關，掘進機截齒各個部位的磨損形狀則是與掘進機的工齡有關。尚慧嶺學者對于掘進機截齒磨損后的工作效率進行了精密計算，最后得出結論，當掘進機截齒磨損后，裝煤、采煤的狀態都會下降。還有學者通過對裝載過程中的電信號、振動信號、聲納信號都進行了相關分析，最后得出了關于地下掘進機截齒磨損程度的計算方法，實現了對掘進機截齒磨損程度的識別。以上學者對掘進機截齒的計算與思考，為日后加大掘進機工作效率以及延長掘進機截齒工作壽命提供了重要依據[1]。

二、掘進機截齒損耗原因分析

通過多年的實踐維修經驗，對掘進機截齒發生故障的統計，對掘進機截齒進行了分析，對于掘進機截齒發生損耗的原因有了相應的了解，通過長期統計結果，掘進機截齒產生磨損的主要原因如下：

（一）掘進機截齒發生磨損產生損耗

掘進機截齒產生損耗主要有兩種，第一種磨損原因是掘進機截齒本體產生磨損，第二種磨損原因是掘進機截齒刀頭產生磨損。掘進機在地下環境工作，受到這種工作環境的影響，發掘的煤炭帶有一定的硬度，同時也帶有一定的腐蝕性。煤炭的硬度對于掘進機截齒產生的磨損屬于磨料磨損[2]。例如在工作過程中，被尖銳堅硬煤炭劃傷。而煤炭中帶有的腐蝕性對于掘進機截齒的磨損屬于化學性磨損，例如被煤炭腐蝕出的坑坑洼洼。雖然掘進機截齒的材質是硬質合金，但國內生產的硬質合金掘進機截齒往往含有少量的雜質。這種雜質的存在讓掘進機截齒在工作過程中會產生更大的消耗，這是因為在工作環境中，常常存在著六百度到八百度以上的高溫，這種高溫會使硬質合金掘進機截齒產生損耗，也正是處于這種原因，國產的掘進機截齒并不如進口的掘進機截齒耐用。

（二）硬質合金刀頭出現脫落現象

在掘進機截齒磨損過程中，造成磨損的主要原因還有硬質合金刀頭的脫落。而硬質合金刀頭脫落的主要原因有，刀頭與掘進機截齒之間的焊接質量不好、掘進機截齒偏磨、不斷震動帶來的反復沖擊，這三種原因中，刀頭與掘進機截齒之間的焊接質量不好是人為造成的。掘進機截齒是通過硬質合金刀頭和齒體兩者組合而成的，而具體的組成方式是使用焊接裝置將硬質合金刀頭焊接到齒體上。而由于有些工人焊接質量一般，再加上兩者之間的材質不同，經過地下工作的強力震動后就會導致刀頭脫落[3]。

掘進機在進行工作時，掘進機截齒與煤炭或者巖石發生的是圓錐形接觸，這種受力方式是對刀頭的保護，目的在于受力均勻，減少受力力度。但在煤巖的形狀并不均勻，長時間工作會導致刀頭溫度升高，不規則的巖石在對刀頭的磨損過程中會造成磨損程度不均勻，也就是所謂的掘進機截齒偏磨現象。造成偏磨現象后，會導致掘進機截齒受力不均勻，長時間工作后就會導致掘進機截齒碎裂。

由于煤炭的硬度較高，掘進機截齒在工作過程中受到不斷的震動，掘進機截齒反復受到巨大的沖擊，而在焊接過程中的焊縫一旦硬度不夠，就會導致最終的刀頭脫落，掘進機截齒碎裂[4]。

三、對掘進機截齒磨損的改善

想要對掘進機截齒磨損的狀況得到改善，那么首先需要對掘進機截齒的制造工藝進行改進。以往的焊接方式并不能接受高熱，一旦工作時間過程，導致溫度過高，就會引發焊縫強度下降的問題。需要對焊接工藝進行改善，使用先進的纖焊方式來對掘進機截齒進行焊接，保證了掘進機截齒強度之外，還能節省人力物力，一次性完成焊接。

而對于掘進機截齒工作方式也需要進行改進，在工作進行前，首先需要對地質情況進行檢查。不同的地質情況會產生不同的掘進機截齒工作情況，因此也要使用不同的工作切割速度來進行不同地質情況的切割。在工作過程中需要在定時對掘進機截齒進行檢查，防止工作時間過長造成過度熱損害或偏磨現象[5]。

結束語：

本文對掘進機截齒的磨損問題提出了自己的分析與想法。從掘進機截齒的設計方法到最終的磨損原因，希望能夠通過上文的分析為掘進機截齒磨損原因產生了相應的解決方法。在本文中，掘進機截齒磨損有著較多的原因，這些原因無論是從最初的焊接工藝到最后的偏磨震動效應都有了提及。希望能夠通過本文來解決相應的問題，最終延長掘進機截齒的壽命，解決當下的局面。

參考文獻

[1] 張強，王禹，王琛淇.基于PNN神經網絡的掘進機截齒磨損程度識別研究[J].煤炭科學技術，2019，47（06）：37-44.

[2] 琚少杰.掘進機截齒破巖機理分析及截割試驗研究[J].山東煤炭科技，2019（05）：129-131.

[3] 袁一鳴.基于數據融合的掘進機截齒磨損狀態監測[J].科技創新導報，2016，13（21）：36-37.

[4] 張強，祁秀，王海艦.基于模糊信息融合的掘進機截齒磨損監測系統[J].廣西大學學報（自然科學版），2015，40（05）：1177-1182.

[5] 張景異，李高彩.基于圖像處理的對掘進機截齒磨損率的研究[J].工業儀表與自動化裝置，2009（01）：22-24.