礦山機(jī)械摩擦磨損問(wèn)題分析及防范建議研究

摘要：礦山機(jī)械作業(yè)的對(duì)象是煤礦與矸石，這些物質(zhì)比較堅(jiān)硬，會(huì)嚴(yán)重磨損礦山機(jī)械。礦山機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障會(huì)引發(fā)生產(chǎn)事故，而要想有效防止礦山機(jī)械設(shè)備故障的發(fā)生，必須分析礦山機(jī)械重要部位可能出現(xiàn)的磨損，把具體磨損原因找出來(lái)。文章分析了礦山機(jī)械摩擦磨損形式及機(jī)理，提出了防范礦山機(jī)械摩擦磨損的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：礦山機(jī)械作業(yè)；機(jī)械故障；設(shè)備故障；摩擦磨損問(wèn)題；防范對(duì)策 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TD407 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.077

由于礦山機(jī)械通常需承受重載荷，并且工作環(huán)境相對(duì)比較惡劣，當(dāng)前摩擦磨損成為了很多礦山機(jī)械失效的主要原因，摩擦磨損已經(jīng)嚴(yán)重影響到礦山機(jī)械的安全生產(chǎn)。礦山機(jī)械工作在高塵高溫環(huán)境下摩擦?xí)⑹Ш芏酂崃浚速M(fèi)能源，影響到礦山機(jī)械的整體經(jīng)濟(jì)效益。縱觀以往的礦山機(jī)械磨損情況，我們發(fā)現(xiàn)磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損以及腐蝕或侵蝕磨損是大多數(shù)礦山設(shè)備的主要磨損形式，這些磨損長(zhǎng)期作用于礦山機(jī)械，會(huì)對(duì)礦山機(jī)械表面的光滑度造成極大破壞，使礦山機(jī)械零件發(fā)生故障，對(duì)機(jī)械的正常運(yùn)行以及礦工的人身安全造成嚴(yán)重影響，因此分析研究礦山機(jī)械的摩擦磨損也顯得越來(lái)越重要。

1 礦山機(jī)械中摩擦磨損形式及機(jī)理

1.1 磨粒磨損

相互接觸的兩個(gè)零件在發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)后由于接觸面的實(shí)際粗糙度與硬度的不同，接觸面相互摩擦?xí)r，它們之間可能會(huì)有游離顆粒的滑動(dòng)，造成零件間發(fā)生磨損，這就是我們通常所說(shuō)的磨粒磨損。相互接觸的礦山機(jī)械，表面硬度的不同，在摩擦接觸時(shí)，很容易使材質(zhì)較軟的零件表面劃出溝槽，造成礦山機(jī)械設(shè)備實(shí)際工作效率的降低，磨粒的硬度、形狀、大小、分布等均會(huì)直接影響到礦山機(jī)械的磨粒磨損程度，磨粒越硬，礦山機(jī)械零件表面的磨損會(huì)越嚴(yán)重，影響礦山機(jī)械正常工作的能力會(huì)越強(qiáng)。

1.2 疲勞磨損

在長(zhǎng)期使用礦山機(jī)械的過(guò)程中，反復(fù)的切應(yīng)力長(zhǎng)期作用在機(jī)械零件上，時(shí)時(shí)刻刻都在磨損礦山機(jī)械設(shè)備，一旦超越材料的疲勞極限，這時(shí)礦山機(jī)械零件很容易由于疲勞造成嚴(yán)重磨損，疲勞磨損在礦山機(jī)械作業(yè)時(shí)時(shí)刻刻都存在，但這些磨損通常都較小，只有長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)作用，才能明顯磨損礦山機(jī)械，對(duì)于不同強(qiáng)度的零件材料，那些材料強(qiáng)度較弱的零件經(jīng)過(guò)磨粒長(zhǎng)期切削零件，很可能在零件表面留下部分麻點(diǎn)或有裂紋出現(xiàn)，甚至發(fā)生折斷。

1.3 黏著磨損

在使用礦山機(jī)械設(shè)備時(shí)，設(shè)備的部分零件會(huì)受到重載荷，接觸點(diǎn)的應(yīng)力較大，一些強(qiáng)度較弱的零件出現(xiàn)塑性變形，在零件接觸面處形成粘連，接觸零件會(huì)連接在一起，在零件工作時(shí)發(fā)生粘著磨損，這種磨損會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞礦山機(jī)械。在礦山機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，那些承壓較大的零件在相互接觸摩擦?xí)r會(huì)形成較高溫度，若此時(shí)接觸面的潤(rùn)滑不足，就會(huì)使接觸面非常干燥，軟化金屬表面，加大零件間摩擦，出現(xiàn)非常嚴(yán)重的粘著磨損。

1.4 腐蝕與侵蝕磨損

在使用機(jī)械潤(rùn)滑劑時(shí)，由于潤(rùn)滑劑中的部分化學(xué)物質(zhì)會(huì)跟金屬出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生部分酸性物質(zhì)，對(duì)金屬材料造成腐蝕。由于腐蝕作用，礦山機(jī)械零件表面會(huì)有部分金屬腐蝕物出現(xiàn)，這些物質(zhì)會(huì)在機(jī)械零件上粘連，在零件出現(xiàn)摩擦磨損時(shí)，若這些物質(zhì)不能牢固粘連，隨金屬物質(zhì)發(fā)生剝落現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，一旦破壞了金屬表面的氧化膜，金屬表面會(huì)直接在空氣中裸露，就會(huì)加劇新表面的腐蝕、磨損度。對(duì)于有汽壓作用的礦山機(jī)械零件，由于液流對(duì)金屬零件會(huì)造成不斷沖擊，長(zhǎng)期如此反復(fù)的打壓，侵蝕磨損極易出現(xiàn)在礦山機(jī)械零件金屬表面。

2 防范礦山機(jī)械摩擦磨損的對(duì)策

2.1 對(duì)設(shè)備進(jìn)行磨損失效分析

要想有效防范與處理礦山機(jī)械摩擦磨損，必須細(xì)致地分析與探討設(shè)備磨損失效的成因與結(jié)果，由于礦山機(jī)械通常都具有長(zhǎng)且復(fù)雜的摩擦磨損過(guò)程，加之很多原因都有可能導(dǎo)致礦山機(jī)械的磨損失效，因此在分析礦山機(jī)械摩擦磨損實(shí)際問(wèn)題時(shí)，應(yīng)以機(jī)械種類(lèi)、作業(yè)時(shí)間、工作狀況為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合考量，詳細(xì)研究機(jī)械磨損表面的特征，科學(xué)、合理地確定出造成磨損失效的原因，應(yīng)針對(duì)這些原因，有針對(duì)性地進(jìn)行防范與整改措施的制定，最終使礦山機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性與抗磨性得到大幅提升。

2.2 加大力度研發(fā)抗磨材料

除了要從源頭上分析與處理機(jī)械磨損的原因外，還應(yīng)重視高抗磨性材料與元件的研發(fā)。就我國(guó)當(dāng)前的礦山機(jī)械抗磨材料使用現(xiàn)狀而言，低碳錳鋼是很多礦山機(jī)械使用的主要材料，這些材料的最大優(yōu)勢(shì)是具有很好的耐磨性，通常要比普通礦山材料耐磨性高很多，但近年來(lái)，隨著各礦井開(kāi)采年限的增長(zhǎng)，各礦井的煤礦資源量不斷減少，人們開(kāi)始把開(kāi)采目標(biāo)投向開(kāi)采難度較大的深煤層，機(jī)械設(shè)備作業(yè)環(huán)境不斷復(fù)雜，現(xiàn)有機(jī)械材料的耐磨性已不能滿(mǎn)足礦山機(jī)械的實(shí)際使用需求，要想充分滿(mǎn)足礦井開(kāi)采的機(jī)械需求，我們必須重視新的高抗磨、抗腐蝕、高綜合的機(jī)械性能材料的研發(fā)。

2.3 科學(xué)、合理地使用與維護(hù)設(shè)備

礦山惡劣的作業(yè)環(huán)境，加之礦山開(kāi)采的高危性，決定了使用的礦山機(jī)械質(zhì)量必須過(guò)硬，要有很好的耐用性。在實(shí)際使用礦山機(jī)械時(shí)，應(yīng)重視善用與維護(hù)礦山機(jī)械，如在機(jī)械作業(yè)前應(yīng)做好設(shè)備的潤(rùn)滑，在機(jī)械作業(yè)中應(yīng)及時(shí)清理那些影響機(jī)械設(shè)備正常作業(yè)的干擾物，在操作機(jī)械前，應(yīng)事先充分了解礦山機(jī)械的操作方法與具體注意事項(xiàng)，應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行實(shí)際操作，最大限度地減少由于人為因素引發(fā)的機(jī)械不必要磨損，最后礦山機(jī)械維護(hù)人員應(yīng)做好機(jī)械的定期檢修工作，記錄好現(xiàn)有的機(jī)械磨損情況并及時(shí)處理，有效防止機(jī)械突發(fā)故障，造成失效，影響到礦井的正常生產(chǎn)與礦工的生命安全。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，礦山機(jī)械在實(shí)際使用過(guò)程中，時(shí)刻都在發(fā)生著摩擦磨損，不同形式的磨損通常是共同作用或交替作用。加之礦山機(jī)械的工作環(huán)境通常比較惡劣，常常需承受各種重載荷，這樣礦山機(jī)械的磨損將會(huì)更嚴(yán)重，一旦機(jī)械磨損達(dá)到一定程度，會(huì)嚴(yán)重影響到機(jī)械的正常作業(yè)，威脅到礦工的生命安全，給國(guó)家和人民造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，為有效降低礦山機(jī)械在使用過(guò)程中的摩擦磨損，使礦山機(jī)械的使用壽命達(dá)到最長(zhǎng)，我們必須了解礦山機(jī)械摩擦磨損形式及機(jī)理，分析機(jī)械零件材料的綜合性能，重視研發(fā)一些新型抗磨材料，正確使用與維護(hù)設(shè)備，只有這樣才能提高機(jī)械工作效率，有效延長(zhǎng)礦山機(jī)械使用壽命，才能促進(jìn)我國(guó)煤礦企業(yè)的長(zhǎng)期健康可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王萌萌（1989-），男，河南魯山人，中平能化集團(tuán)機(jī)械制造有限公司助理工程師，研究方向：礦山機(jī)械的設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）