某類機械設備的磨損與抗磨損研究

李海濤

摘要：煤礦機械利用率極高，且大部分設備都處于大負荷高強度的長期運作狀態，很容易造成機械磨損等問題，為了滿足當代煤礦市場對煤礦開采量以及機械生產效率的要求，需要針對煤礦機械設備磨損問題進行深入探究。本文從煤礦機械設備工作特點以及其磨損特征切入主題，從各影響因素分析機械磨損因素，以提出具有針對性的抗磨損措施，以保證煤礦機械設備生產工作的質量與效益。

關鍵詞：煤礦機械;設備磨損;抗磨損設計;原因探究

0? 引言

隨著市場對煤礦資源的需求量不斷加大，煤礦生產工作不得不朝著更加高效的方向改善發展，煤礦開采智能化、自動化、機械化程度不斷加深，尤其對煤礦機械設備的生產、維護等工作質量有了更高的要求。伴隨著煤礦開采的強度與工期增加，一些煤礦機械設備，尤其是煤礦開采、運輸、篩選等直接參與生產的設備，磨損程度日益嚴重，基于煤礦生產的規模進一步擴大，損耗也被長期鞏固，長久以來，設備維護保養成本增大，且因設備故障影響致開采效率大大降低。因此，如何降低煤礦機械設備的損耗率，提高整體開采效益已是當代煤礦企業亟待解決的問題之一。若想長久地、從根本上提高煤礦開采效益，則首先要緩解煤礦機械設備損耗這一問題。

1? 煤礦機械設備的工作特點

煤礦設備大多是大型復合機械設備，組成結構復雜，某一處出現損耗，對整個設備的工作都會有明顯影響，如圖1所示的市面上常見的刮板運輸機，其總重量高達數噸，零件繁多，型號多樣，且在進行運輸工作時，物料與刮板面由于在槽內進行，磨損程度極大;同時，大型設備也會給操作人員帶來較大的安全隱患，因此對機械設備定期進行檢修維護工作是極其重要的。就刮板運輸機來說，若忽視了槽內磨損的存在，則可能導致物料運輸卡死，牽引部件損壞等情況。以下是根據實際情況，對煤礦機械設備工作的特點進一步介紹。

1.1 工作環境惡劣

煤礦開采工作一般是在地下進行，開采環境較為惡劣。一方面由于沒有充足的照明工具，開采視野受限;另外，由于地下可能存在一些有害氣體與液體。同時，地下多為潮濕環境，相關數據顯示，地下濕度一般在85%左右，過高的濕度無論是對人體還是機械都傷害較大。

圖2為地下開采煤礦示意圖。

1.2 工作時間長

除了煤礦機械設備工作環境較差之外，其自身工作條件也極差。由于煤礦開采是一項耗時較長的大型工程，大部分機械設備一直處于高負載、大功率的強力運行狀態，無論是機械所受負載還是對自身的沖撞都是巨大的損耗，設備中細小的零件不知不覺中就會被嚴重破壞。

2? 煤礦機械設備磨損的特征

結合上述對煤礦機械設備工作特點的描述與分析，其主要被環境惡劣與工作狀態這兩個因素影響。針對這兩種情況，接下來對煤礦機械設備的磨損特征進行結合分析。煤礦機械設備從投入使用開始，基本就一直保持高強度的負載狀態，其某些易損部分（例如關節部位或高頻操作部分）很容易有所損害，這些為正常損耗，但是還有一些部件由于其他原因，例如操作不當或質量不達標等問題，存在不正常損耗。另外，就煤礦機械設備本身的職責條件分析，煤炭的硬度對機械設備的損害程度并不大，更多的是煤炭中夾雜的其他硬度極大的物質（黃鐵礦、石英等）對設備的磨損更嚴重。煤礦機械設備的磨損一般體現在零部件掉落或卡死狀態，導致設備運作卡頓或完全無法運作，這些都會對煤礦開采工作帶來加大的不便利。

3? 煤礦機械設備磨損的原因分析

3.1 機械零件材料

大型機械設備的組成零件很大程度上決定了該設備的抗損耗強度，而機械設備的耐磨損能力與其材料有著密切關聯，零部件的硬度保證了其抗變形能力大小，但是若硬度太大，會適得其反，導致零件脆性增加，更容易損壞。

3.2 機械運行狀態

設備的損耗影響因素也與其運動狀態有關。設備主要有暫停、開啟、方向轉動與反向轉動以及運行速度等一系列運動狀態。一般在干摩擦的情況下，設備磨損程度與其運動速度成正比。若設備提前具備潤滑油保護，則在運動過程中會形成具有保護作用的液體摩擦，降低設備的損耗率。

3.3 機械零件運行載荷

籠統地說，設備零部件的損耗率與其單位負載成正比。另外，不同的負載特點也會造成不同程度的設備損耗，例如短期負載、長期負載、無沖擊負載、變負載以及靜負載等，設備承載部分與相關零件會因為負載特征不同而承受不同的壓力與變形，若負載大小超出了設備負載的最大限度，則其零件以及負載功能就會受到負面影響，零件可能脫落或嚴重形變，而設備會運作緩慢或卡頓。在機械作業的過程當中，需要承受多樣性和復雜性的載荷，以及基于各種機械作業的實際情況而體現出多變的特點。

3.4 機械零件加工質量

設備由若干個形狀、大小以及功能不同的零件構成，其對于設備來說，是損耗的細節體現。若零件的構造與理想情況存在較大出入，零件切面不均衡或質量散布不均勻，都會導致整個設備的負載不均衡，這會造成設備局部嚴重受損。在所有零件受力均衡的前提下，設備損耗程度則與零件的粗糙程度有關，零件過于粗糙就會增大摩擦，加深損耗，但是零件表面過于平滑就會造成接觸面增加，磨損也更加嚴重。

3.5 潤滑

潤滑劑可以降低設備整體的摩擦，緩解粘著摩擦，而供給摩擦副潔凈的潤滑油可以避免磨料摩擦。機械潤滑油存儲環境如圖3。

3.6 濕度和溫度

潤滑劑可以很大程度上減少摩擦對設備帶來的損耗影響，但是其作用發揮大小也與外界因素有關，例如濕度、溫度等。在相同條件下，溫度越高，潤滑油的穩定性會降低，其附著能力也會大大降低。同樣，濕度過大、水汽環境以及粉塵環境都會對設備損耗有所影響，設備零件極容易被環境腐蝕或氧化。

4 煤礦機械設備的抗磨措施

4.1 提高機械零件材料的加工以及裝配質量

提高煤礦機械設備的零部件加工質量，盡可能地減小實際加工狀態與理論狀態的差異性，以保證零件損耗程度最小化。機械部件也要合理安裝，一切操作都要符合規范，零件安裝部位正確且順序得當。另外，應結合當代技術條件，對設備的各類部件進行優化升級，材料的選擇、設計理念以及生產工藝等都要有所創新，進而減小零件摩擦，降低煤礦機械設備損耗。

4.2 液體摩擦的建立

液體摩擦主要由充足的潤滑油來實現，應給予充足的潤滑油量、合適的流入速度以及足夠的容納空間等。同時，軸頸的旋轉速度要合理，軸承軸頸的生產工藝精度要有所保證且表面光滑度足夠。軸承的承載區外部需要提前設計油槽以及注油孔，以后期進行潤滑工作。

4.3 潤滑技術的應用

煤礦機械設備的保養維護工作的關鍵方式是潤滑，這也是降低機械設備摩擦的關鍵所在。任何設備在維護過程中，都需要使用最先進的檢測設備潤滑技術以及新型潤滑劑。在保證煤礦機械設備正常運作的前提下，應主要使用粘度小的潤滑油。另外，若設備主要用于輕負載或持續高速運轉狀態，也應使用低粘度潤滑劑，在大負載以及持續低速運轉狀態下，可以使用高粘度潤滑油。除此之外，夏天適宜高粘度潤滑油，而冬季適宜低粘度潤滑油。

4.4 注重煤礦機械設備的保養以及維護

煤礦機械設備的維護工作需要根據實際情況進行，例如所使用設備的功能特點以及性能等，對設備的損耗程度進行評估，對其可能存在的問題進行診斷確定。若發現相關問題，則需要基于設備的實際情況制定可實施的、有效的保養、維護工作。

4.5 注重培訓操作技術

應加強煤礦機械設備操作人員的設備維護意識，前期對其進行規范有序的維護培訓，讓其熟悉煤礦機械設備的維護保養過程，并對設備磨損程度有準確的評估能力，培養其積極預防磨損意識。另外，無論是大型還是小型的設備維護檢修流程，都要有所記錄，設定規范完善的檢修檔案與維護細節記錄，讓管理人員可以盡可能全面地掌握設備的抗損耗能力與工作狀態。

5? 總結

綜上所述，由于煤礦企業井下生產條件惡劣，煤礦機械設備工況苛刻，磨損腐蝕無處不在，對于煤礦工程管理技術人員來說，在工作過程中，應該盡可能改善和保持機械使用的環境，做到定期維護機械設備，及時進行維修，進而提高維修質量，確保所有生產設備在良好的狀態下運行。

參考文獻：

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