关于煤矿机械磨损失效分析

朱好金

摘要：主要对刮板输送机、提升机、胶带、矿车等机械设备的主要失效形式与失效机理进行分析和研究，并根据具体煤矿机械的磨损失效形式，从机械的结构和材料、设备的使用和维护等方面提出一些减轻机械磨损的有效方法。

关键词：磨损；煤矿；采煤机；链条；胶带

据相关数据显示，每年我国煤矿产业因设备磨损失效造成的经济损失高达19亿元人民币，在机械设备维修过程中，造成的经济损失更是难以计算，我国煤矿产业的机械化程度不断发展，煤矿机械磨损失效现象已经引起人们的关注，解决因磨损失效带来的影响，已经成为目前十分紧迫的研究课题。

1机械磨损失效的主要形式

1.1刮板输送机的磨损失效形式

在煤矿的生产中，开采的煤矿主要是由刮板输送机进行输送，长期的摩擦与腐蚀容易造成该设备的磨损失效，链条和刮板发生磨损最为明显，在矿石输送时，中部槽移动时槽帮受到刮板的影响，会造成槽帮上部发生磨损。相邻的两个输送槽弯曲角度不能小于5°，在实际工作中，矿山地面不平整会导致输送槽的弯曲角度等于或者大于5°，设备继续运行会导致刮板和槽帮上翼产生额外压力，刮板输送机的磨损因此加大。输送机的链条在逐渐被磨损的过程中，链板与滚筒的接触面积减小，链条的接触强度会降低甚至发生链板断裂，链板肩部与链轮轮齿接触时，会产生较大的应力集中，因此导致链轮的失效和刮板输送机不能正常工作。

1.2提升机与胶带的磨损失效形式

提升机在煤矿生产中的作用是把开采的煤炭通过井下通道提升到地面，提升机主要是由钢丝绳与箕斗组成，钢丝绳缠绕在滚筒上，滚筒与钢丝绳相互摩擦时存在一定的缝隙，缝隙过小会发生咬绳现象，缝隙过大会加大钢丝绳与滚筒的磨损，箕斗在煤炭的装卸时起到一定的缓冲作用，煤炭以滑动的方式进入箕斗，金属衬板会受到煤炭的滑动冲击力，煤炭的冲击力越大，箕斗的滑动磨损就越严重。矿井的井道中湿气非常大，当箕斗在矿井中工作时，湿气中的水分会腐蚀钢丝绳和金属衬板，随着钢丝绳的长期运行，钢丝绳的保护层就会脱落，被严重腐蚀的提升机就会因磨损失效不能正常工作。胶带是煤矿输送机的关键组成部份，它的功能是负载与牵引，胶带自身的材料性能会影响输送机的稳定性和持续性，在输送机工作过程中，胶带会随着滚筒的转动而转动，理论上胶带与滚筒的承载面会产生较大的摩擦磨损，实际生产中发现胶带和物料之间也有较大的摩擦磨损，经过分析，胶带的非承载面与物料不是纯滚动摩擦，也存在微小的滑动摩擦，尤其是物料的体积过大时，滑动摩擦更加明显。胶带式煤炭输送机长期高速工作时，胶带与滚筒间产生大量的摩擦热，非承载面保护层摩擦脱落，胶带的局部会出现金属丝裸露、断裂的现象。

1.3矿车的磨损失效形式

矿车在煤炭开采过程中的作用是完成煤炭的周转工作，煤炭到地表的距离较远，煤矿井道通风性比较差，井道中会存在大量的湿气，会逐渐对矿车造成腐蚀，轮对是矿车的纵向进给机构也是负载机构，轮对在煤矿井下恶劣的工况下，一般可以正常使用三个月至半年，当出现严重的磨损失效时，要立即更换轴承以及密封条，这样才能避免矿车发生意外事故。矿车轴承的失效主要是由润滑不良和轮对磨损导致的，轴承润滑不良时，其转动速度降低，矿车车轮会发生停转现象，加剧轴承的磨损。煤矿井道一般都具有一定的弯度，当矿车行驶到弯道时，车轮受到离心力的影响，矿车车轮会挤压弯曲轨道，车轮具有较大的宽度，弯曲铁轨与车轮之间会出现间隙，当间隙足够大时，弯道轨距出现正偏差，造成行车阻力增大，此现象会使车轮与钢轨的滑动摩擦变成滚滑复合摩擦，车轮的轴承与轴颈会出现严重的磨损失效。据实验测量数据显示，轴承的月磨损量为15~28μm。

1.4其他机械的磨损失效形式

煤矿机械磨损失效形式除以上讨论的几种典型的失效形式外，还有其他煤矿设备的磨损失效，例如：通风机叶片、激振主轴、掘进机、滑动轴承、打磨头等常见设备。降低这些基本煤矿机械的磨损失效能给煤矿企业减少巨大的财产损失，也能保证煤矿工人的自身安全和避免煤矿安全事故的发生。

2减磨延寿的对策

2.1改善煤矿机械的设计结构

很多煤矿机械磨损失效的问题主要由于我国煤炭需求增多，高强度的煤矿机械开采压力是造成机械磨损的主要原因。为了更好地解决机械磨损问题，彻底减少或者避免机械磨损造成的施工故障，就需要对煤矿的开采力度出发，根据煤矿机械的生产能力合理地安排工作任务，与此同时，在降低设备的工作强度的基础上也要大力发展煤矿机械设备的研发工作，制作出更加抗压能力强、抗磨损能力高的新型煤矿机械。

2.2选择优质的生产材料

煤矿机械的磨损问题一方面来自于设备自身的磨损，另一方面来自于加工材料的磨损，因此，针对机械自身的磨损问题，我们要通过降低生产压力，提高机械设备的抗压能力等方法进行磨损问题的解决，针对外部磨损问题，要积极地选择合适的原料进行工作，特别是对设备材料的选取过程要更加重视，选取经济性和耐用程度均合理的生产原料进行设备生产，比如在材料选择时既要考虑材料的经济性也要考虑稳定性，对于不同的煤矿生产环境，要选择不同的材料，煤矿的开采刀可以选择45CrMoSi合金，在对硬度要求低时也可采用35CrMnSi硬质合金，从而保障煤矿机械的抗磨损能力。

2.3加强对煤矿机械设备的使用与维护

煤矿机械的工作环境复杂，工作状况恶劣，容易导致设备出现磨损失效与腐蚀变形的现象。要减轻机械磨损腐蚀，既需改进机械结构、科学合理选材，也要加强机械设备的使用与维护。安排专门的工作人员依据制定的规章制度，注重对机械的及时维护与科学管理，在减轻机械磨损失效的情况下，进一步保证煤矿机械的正常运转。

2.4加快对抗磨材料的研发

过去的煤矿机械设备经常采用低碳锰钢等耐磨材料，低碳钢具有热处理速度快等优点，和高碳钢相比，它的耐磨性能更加突出，随着对煤矿机械要求的逐渐提高，机械材料中经常混合多种合金，例如：Mn，Mo，B等。加速研究更强抗磨性能的合金材料、塑料、聚胺脂等材料是目前主要的任务。

2.5采用先进的生产技术和工艺

为了更好地提高机械的抗磨损程度，防止机械磨损失效，煤矿机械部件的生产技术和工艺质量也是保障机械能够具有较强抗磨损能力的关键因素，因此，为了更好地提高煤矿机械的抗磨损能力，一方面要选取优质的生产材料进行机械设备的生产，另一方面要结合最新的生产工艺和技术进行机械生产和制造，保障每个生产部件都要经过高效的冶炼、冷却和铸造等工序，从而提高整个机械设备的抗磨损程度。

3结语

煤矿机械的工作环境复杂，工作状况恶劣，由此造成的机械磨损失效给作业带来了巨大的经济损失，因此各级部门和科研机构都要对降低磨损失效高度重视，通过对机械磨损失效的理论分析和实际考察，运用科学合理的解决办法，降低煤矿机械的磨损失效的几率。

参考文献：

[1]宋昊婷.浅析煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施[J].山东煤炭科技,2015(5):113-114.

[2]赵子辉,张卫革.煤矿机械磨损失效问题分析[J].山东工业技术,2016(13):77-77.

[3]杜文华.煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施[J].机械管理开发,2016,31(9):186-188.

[4]程晗.煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施探讨[J].工程技术:全文版,2016(12):00234-00234.

[5]王丹.煤矿机械磨损失效问题探讨[J].机械管理开发,2017(10):24-25.