煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施

徐德魁

摘 要：煤炭产业在我国国民经济发展中起着重要的支撑作用，随着我国科学技术创新能力的不断发展和产业结构的逐步优化与调整，煤矿产业的机械化、自动化、智能化开采的运用也越来越普遍。由于我国煤炭储藏主要是以深层储藏为主，井下作业的环境复杂、恶劣，对矿井下煤矿机械设备的磨损程度的影响也越来越严重，甚至达到了磨损失效的程度，对我国煤炭产业的发展以及第一产业的发展都产生了较大的影响，因此对煤矿机械磨损失效方法和抗磨措施的讨论成为煤炭行业和相关学术界不断研究的课题。

关键词：煤矿机械磨损；失效分析方法；抗磨措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.086

0 引言

據有关部门统计，矿山机械由于工作环境比较恶劣，而且影响机械磨损状态的原因复杂，导致我国的煤矿企业每年由于机械磨损所需提供的设备设施多达20万t，价值10多亿元，由于设备磨损失效使得煤矿开采停工造成的损失不可估量。

1 机械设备磨损特征

在煤矿机械设备的使用过程中，就轴承来说，正常的滑动轴承值在0.25～0.30之间，而且滚动轴承能够调整的范围在0.05～0.14之间，最大允许误差为0.20～0.25之间，超过改允许误差则轴承设备将影响整体机械设备的使用和效率。

煤矿井下设备的机械性能以及硬度、强度等方面的选择取决于煤矿井下煤层的性质、杂质含量以及煤化程度等等方面，虽然煤矿中煤层的硬度对煤矿机械设备的磨损程度较低，而且煤矿机械设备与煤层接触的部位已经充分采用了抗磨材料，但是煤矿煤层中所含有的石英石、方解石、黄铁矿以及其他杂质的硬度较大，对煤矿机械设备的磨损有着重要的影响。因此总的来说，在煤矿井下设备运行中，煤层的强度、煤矿杂质含量等方面是煤矿设备磨损的主要原因。

2 机械磨损失效分析方法

2.1 机械资料分析法

机械设备资料分析法主要是根据机械设备在运行过程中各个部件在系统中的基本原理以及资料，对不同的部件进行失效分析，主要针对各个零部件的功能、作用、特征、材质、受力情况、制作工艺等方面做到详细的记录和研究，另外对磨损失效的设备零部件进行评估之后要做好一定的记录和保存，以备随时调阅和分析。

2.2 宏观微观结合法

对煤矿机械设备磨损失效的宏观微观结合分析法主要是通过对机械设备的外在特征和内在原理进行分析和研究，首先，对设备器件进行精确的测量和对磨损位置进行精确计算，之后对磨损零部件进行拍照记录并存档，该过程为宏观分析法。一般情况下，煤矿机械设备的磨损可以通过测量、观察表面磨损凹陷、划痕等方法进行宏观分析解决。其次，对于磨损不明显但是已经影响设备正常运行的磨损位置，需要进行微观分析，具体来说就是将磨损零件带入实验室，利用显微镜或者高倍显微镜对零件进行测量、观察和分析，对肉眼无法是背的划痕、凹陷、裂纹等情况进行截图记录，为机械设备的磨损失效分析提供明确的依据。

2.3 磨损表层分析法

由于煤矿矿井下大部分磨损零部件都是处于高速状态的，因此在高速运转的过程中所产生的巨大热量也是对零部件产生磨损的原因之一，在零部件高速运转的高温状态下，磨损情况主要有2种，第一种磨损情况是在磨损零件的表面会出现一层较厚的金属固化物质，与一般冷却硬化的程度不同，该类冷却硬化物质会导致金属零部件的表面组织状态发生变化，从而影响该零部件的正常使用；第二种磨损情况是零部件在高速运转的高温状态下发生回火软化和结晶的现象，从而影响该零部件的正常使用。这两种磨损原因主要是由于该类零部件处于高速运转的高温状态下，另外与煤矿井下工作环境的复杂性和湿度、气体的腐蚀性都有着一定的关系。磨损表层分析法就是通过对零部件表面的状态以及磨损程度进行观察，结合对零部件工作原理以及金属性能的分析找出磨损原因，从而进行有关抗磨实验和理论研究，为减少和防止磨损提供一定的实践依据。

2.4 磨损碎屑分析法

磨损碎屑分析法主要是通过对煤矿井下机械设备的磨损时零部件被磨损掉的碎屑进行分析，确定煤矿机械设备零部件的磨损失效的具体原因。由于我国煤矿开采多为井下开采，因此在对煤矿机械零部件磨损碎屑的收集难度较大，但是大多数煤矿机械设备都为钢铁材质，因此可以使用磁性吸附的方式进行机械磨损碎屑的收集，从而对碎屑进行研究，找出机械磨损失效的原因。

3 煤矿机械的抗磨方法

3.1 提升煤矿机械结构设计

煤矿机械磨损不仅跟工作环境和工作强度有关，还跟自身的结构设计和公益制作水平有关，所以提高煤矿机械的抗磨性首先要了解其工作原理，关注其摩擦情况，由于机械自身的物理反应，我们就能通过亚表层分析采集有效信息，从经常磨损的地方入手，提高设计水平和用材用料，提高制作工艺，提高抗磨性。

3.2 结合实际进行抗磨材料的选择

对于提高煤矿机械的抗磨性，还要在材料的选择上要注重经济适用性的基本原则，在此基础上，结合分析数据和多年的经验，根据机器的特点选择合理的耐磨材料。选择适当有效的耐磨材料是提高煤矿机械的磨损阻力的一个重要方法，所以需要对材料结合实际来选择。

3.3 合理科学使用和有效维护煤矿机械科学合理使用煤矿机械能提高抗磨性

通过机械的工作时间以及工作强度的调控，降低机器的负荷水平，保证使用寿命。从机械的维修角度上来说，维护机械是提高机械设备质量的关键，提高机械维修技术水平，合理地使用和维护对提高机器的耐磨性和使用寿命有一定的帮助。为了改变煤矿机械的磨损失效情况，有必要对磨损进行有效的研究分析，制定有效的机械耐磨措施，增加煤矿机械的寿命，促进工业发展。

4 结束语

总而言之，煤矿机械设备的磨损主要是由于井下环境、机械工作原理、化学腐蚀等几类原因造成的，由于我国煤矿开采过程中各开采企业对煤矿设别的维护、维修技术较低，使煤炭机械设备的淘汰率较高，一定程度上增加了煤炭企业的开采成本，因此对煤矿机械磨损失效方法的分析和抗磨措施的研究具有十分重要的现实意义。

参考文献：

[1]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（09）：186-188.

[2]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（05）：113-114.

[3]李正国，煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施[J].山东工业技术，2014（21）：39.endprint