浅析煤矿机械磨损失效及防治

韩战伟

郑州金鑫机械制造有限公司，河南 新密 452370

煤矿机械的工作对象为煤炭，机械工作的环境十分复杂和恶劣，使用的过程中磨损相当严重。一方面煤炭机械的重量一般都比较大，好多都是井下作业，进行一次全面的机械更换相当不便；另一方面，由于我国技术水平的限制，一些先进的机械设备都是从国外进口的，相当昂贵。据不完全统计，我国每年机械的磨损失效而需要更换的统计，煤炭系统每年因磨损而失效需要更换的机械设备价值高达10亿元～20亿元，煤炭开采企业付出了沉重的代价。同时，因为机器设备更换停机而造成的间接经济损失更是无法计算。因此，加强对摩擦学知识的深入学习，将国内外先进的抗磨技术和抗磨材料引进来，进行消化吸收应用到我国煤矿机械的生产制造上来，意义深远，以下就煤矿机械磨损失效进行简要分析。

1 煤矿机械的磨损原因

在我国，煤炭开采的方式主要有两种，地下矿井开采与露天开采，而地下开采占煤炭开采中相当大的比重，露天煤矿约占我国煤炭开采中的4.2%。所以，机械的磨损主要指的是矿井机械磨损，机械井下作业主要有下述特点：

1）环境湿度大，空气中的水分含量过高，这是造成机械腐蚀的主要原因，井下空气湿度多在80%～90%，这相当于把机械一直泡在水中，这对一些以金属材质为主的机械的损害是相当严重的；

2）井下空气成分中pH值多在6.5～9.5之间，酸碱度较高，在湿润的空气环境的促进下机械与化学物质发生化学反应，从而加速机械的腐蚀；

3）受地质条件的影响，井下机械在工作中会产生大量的杂散电流，这进一步促进了机械的电化学腐蚀。

上述原因是机械井下作业常见的病害，另外加之机械设备的自身磨损，与煤炭岩石土质的磨损，机械设备损害十分严重。

2 磨损机理

通过研究分析得知，机械的磨损受多方因素的影响，但主要与煤炭的磨损性有关，研究得知，煤在磨损性上与其它材料相当，并以Ha/Hm=614为转折点（Hm为金属材料硬度，Ha为磨料硬度），磨损率与Ha/Hm有着密切的关系，软磨料磨损也是煤与金属材质接触常出现的现象，一般表现为脊隆和犁沟的碾平断裂。分析煤的成分可知，煤炭属于生物沉积岩类的可燃矿物，它的性能主要取决于原始材料的性能、煤化程度、物质成分及矿物杂质的含量等。这在一定程度上也决定了煤炭机械性能的多样性。通过挖掘实践得知，在煤层中有多种物质的存在，其中有的煤层内还夹有岩石，这对机械在开挖的过程的危害是极大的。

3 机械失效的分析

3.1 磨损碎屑

机械失效的原因是多方面的，我们可以从多种方面进行分析，而碎屑磨损分析就是其中主要的分析方法之一，磨损产物是指在机械自然使用中经磨损去除的磨屑，它是反映机械性能的主要物质，机械的物理、化学性能，使用过程中的状态，失效的原因等问题都可以通过分析磨损的碎屑反映出来。受工作环境的影响，碎屑在实际的收集过程有一定的难度，实践中一般采用气动铁谱法或磁性法对碎屑进行收集。

3.2 工况检查

由于机械工作的环境具有多样性和复杂性，所以，在对机械的磨损性进行分析的时候针对机械的不同部位具体分析，每个零件都有其独特的用途、受力情况、结构特征、磨料的硬度、粒度、脆性等，通过将这些资料进行采集分析，与机械的原始状况数据进行对比分析，可以有效的得知机械的磨损状况及磨损原因，对后期防治措施的采取具有重大的借鉴意义。

3.3 磨损形貌特征分析

这种分析方法主要是指通过宏观分析，对失效机械的外部特征进行观察，采集有效的数据，对其进行分析。实践中观测的方式也有很多种，如肉眼观察、拍摄等，通过观察得出的零件磨损的外表特征的初始数据，并对其尺寸和形状变化进行测量和记录，通过对这些采集到的资料进行综合分析，最终得出机械出失效原因。

3.4 增强机械的耐磨性的措施

3.4.1 合理选择机械的材质

通过对失效机械的分析得知，机械因为腐蚀原因而发生故障占失效机械中很大一部分比例，因此，通过提高机械的耐腐蚀性可以有效的增强机械的耐磨性，在选择机械的过程中充分考虑到的材料性能，特别是选用耐磨性良好的材料，可以有效的增强机械的耐磨性。

3.4.2 严格机械生产工艺

合理的选材、设计可以有效避免机械的失效，但如果生产工艺、表面抗磨工艺不恰当，也往往造成机械配件的失效。生产工艺包括铸造、冶炼、冷加工等。冶炼的成分控制、夹杂物和气体含量，都影响材料的性能，如韧性和强度。强化摩擦体表面即表面抗磨技术和工艺，是提高抗磨性的有效措施。

3.4.3 维护和使用

在大型煤机厂附近，甚至出现了煤机配件一条街现象，严重影响煤矿机械的使用。目前煤矿机械配件市场混乱，配件质量粗制滥糙，维修质检和保障体系不健全，因此，必须建立制造厂家维修责任制度，杜绝小厂配件，保证产品的维修和翻新质量。

4 结论

综上所述，煤炭能源行业在国民经济中肩负着重要使命，煤炭的开采性能优良的机械是基础，在实践中最大限度的提高机械的使用寿命及耐磨腐蚀度，对提高开采效率，节约煤炭开采成本有着积极的意义。

[1]李剑峰.完善煤矿机械外部质量的研究[J].煤矿机械，2011(1).

[2]谢三毛.铁谱分析技术及其在煤矿机械磨损状况监测中的应用[J].煤矿机械，2007(3).

[3]杨桂冬，范胜山.煤矿机械磨损失效的危害及预防[J].采矿技术，2005(2).

[4]刘翠现.有效防止煤矿机械磨损的方法[J].煤矿机械，2003(5).

[5]张超军，兰功宝.煤矿机械磨损失效的危害及对策[J].煤矿机械，2000(8).