掘進(jìn)機截齒磨損退化機制分析

孟憲強

摘 要：為了能夠?qū)蜻M(jìn)機截齒磨損退化機制進(jìn)行良好的認(rèn)識，首先需要對掘進(jìn)機截齒磨損程度進(jìn)行精準(zhǔn)識別。想要做到對掘進(jìn)機截齒磨損程度進(jìn)行識別，首先需要對不同磨損程度的掘進(jìn)機截齒進(jìn)行計算機分析，而分析結(jié)果表明，掘進(jìn)機截齒的退化有著一定的機制，這種機制的發(fā)現(xiàn)為確定掘進(jìn)機截齒的最佳維護(hù)時間和更換周期提供了相應(yīng)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機;截齒;磨損退化

掘進(jìn)機，是用于開鑿地下巷道的工具。這種機械的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，主要通過行走部分、工作部分、裝運部分以及轉(zhuǎn)載部分構(gòu)成。雖然掘進(jìn)機結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但掘進(jìn)機工作環(huán)境較為復(fù)雜且惡劣，大部分都是在地下完成。而掘進(jìn)機在進(jìn)行切割復(fù)雜地礦的過程中，掘進(jìn)機截齒會與煤炭、巖石進(jìn)行碰撞。這種碰撞會對掘進(jìn)機截齒造成巨大的震動與沖擊，容易對掘進(jìn)機截齒產(chǎn)生巨大的傷害。如果在掘進(jìn)機截齒造成損耗后不進(jìn)行及時更換，不僅僅會影響掘進(jìn)機工作效率，更會對掘進(jìn)機本體產(chǎn)生傷害，進(jìn)而降低工作效率或者造成經(jīng)濟財產(chǎn)損失。

一、掘進(jìn)機截齒磨損原因的研究

針對掘進(jìn)機截齒，國內(nèi)外進(jìn)行了廣泛且專業(yè)的研究，張建廣學(xué)者對掘進(jìn)機截齒在磨損前后的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，例如質(zhì)量、高度、磨損形態(tài)以及溫度都進(jìn)行了分析，最后得出了結(jié)論，那就是掘進(jìn)機截齒的磨損屬于顆粒型磨損。掘進(jìn)機截齒的主要建造材質(zhì)是硬質(zhì)合金，這種硬質(zhì)合金的磨損與在地下劇烈撞擊產(chǎn)生的熱疲勞有關(guān)，掘進(jìn)機截齒各個部位的磨損形狀則是與掘進(jìn)機的工齡有關(guān)。尚慧嶺學(xué)者對于掘進(jìn)機截齒磨損后的工作效率進(jìn)行了精密計算，最后得出結(jié)論，當(dāng)掘進(jìn)機截齒磨損后，裝煤、采煤的狀態(tài)都會下降。還有學(xué)者通過對裝載過程中的電信號、振動信號、聲納信號都進(jìn)行了相關(guān)分析，最后得出了關(guān)于地下掘進(jìn)機截齒磨損程度的計算方法，實現(xiàn)了對掘進(jìn)機截齒磨損程度的識別。以上學(xué)者對掘進(jìn)機截齒的計算與思考，為日后加大掘進(jìn)機工作效率以及延長掘進(jìn)機截齒工作壽命提供了重要依據(jù)[1]。

二、掘進(jìn)機截齒損耗原因分析

通過多年的實踐維修經(jīng)驗，對掘進(jìn)機截齒發(fā)生故障的統(tǒng)計，對掘進(jìn)機截齒進(jìn)行了分析，對于掘進(jìn)機截齒發(fā)生損耗的原因有了相應(yīng)的了解，通過長期統(tǒng)計結(jié)果，掘進(jìn)機截齒產(chǎn)生磨損的主要原因如下：

（一）掘進(jìn)機截齒發(fā)生磨損產(chǎn)生損耗

掘進(jìn)機截齒產(chǎn)生損耗主要有兩種，第一種磨損原因是掘進(jìn)機截齒本體產(chǎn)生磨損，第二種磨損原因是掘進(jìn)機截齒刀頭產(chǎn)生磨損。掘進(jìn)機在地下環(huán)境工作，受到這種工作環(huán)境的影響，發(fā)掘的煤炭帶有一定的硬度，同時也帶有一定的腐蝕性。煤炭的硬度對于掘進(jìn)機截齒產(chǎn)生的磨損屬于磨料磨損[2]。例如在工作過程中，被尖銳堅硬煤炭劃傷。而煤炭中帶有的腐蝕性對于掘進(jìn)機截齒的磨損屬于化學(xué)性磨損，例如被煤炭腐蝕出的坑坑洼洼。雖然掘進(jìn)機截齒的材質(zhì)是硬質(zhì)合金，但國內(nèi)生產(chǎn)的硬質(zhì)合金掘進(jìn)機截齒往往含有少量的雜質(zhì)。這種雜質(zhì)的存在讓掘進(jìn)機截齒在工作過程中會產(chǎn)生更大的消耗，這是因為在工作環(huán)境中，常常存在著六百度到八百度以上的高溫，這種高溫會使硬質(zhì)合金掘進(jìn)機截齒產(chǎn)生損耗，也正是處于這種原因，國產(chǎn)的掘進(jìn)機截齒并不如進(jìn)口的掘進(jìn)機截齒耐用。

（二）硬質(zhì)合金刀頭出現(xiàn)脫落現(xiàn)象

在掘進(jìn)機截齒磨損過程中，造成磨損的主要原因還有硬質(zhì)合金刀頭的脫落。而硬質(zhì)合金刀頭脫落的主要原因有，刀頭與掘進(jìn)機截齒之間的焊接質(zhì)量不好、掘進(jìn)機截齒偏磨、不斷震動帶來的反復(fù)沖擊，這三種原因中，刀頭與掘進(jìn)機截齒之間的焊接質(zhì)量不好是人為造成的。掘進(jìn)機截齒是通過硬質(zhì)合金刀頭和齒體兩者組合而成的，而具體的組成方式是使用焊接裝置將硬質(zhì)合金刀頭焊接到齒體上。而由于有些工人焊接質(zhì)量一般，再加上兩者之間的材質(zhì)不同，經(jīng)過地下工作的強力震動后就會導(dǎo)致刀頭脫落[3]。

掘進(jìn)機在進(jìn)行工作時，掘進(jìn)機截齒與煤炭或者巖石發(fā)生的是圓錐形接觸，這種受力方式是對刀頭的保護(hù)，目的在于受力均勻，減少受力力度。但在煤巖的形狀并不均勻，長時間工作會導(dǎo)致刀頭溫度升高，不規(guī)則的巖石在對刀頭的磨損過程中會造成磨損程度不均勻，也就是所謂的掘進(jìn)機截齒偏磨現(xiàn)象。造成偏磨現(xiàn)象后，會導(dǎo)致掘進(jìn)機截齒受力不均勻，長時間工作后就會導(dǎo)致掘進(jìn)機截齒碎裂。

由于煤炭的硬度較高，掘進(jìn)機截齒在工作過程中受到不斷的震動，掘進(jìn)機截齒反復(fù)受到巨大的沖擊，而在焊接過程中的焊縫一旦硬度不夠，就會導(dǎo)致最終的刀頭脫落，掘進(jìn)機截齒碎裂[4]。

三、對掘進(jìn)機截齒磨損的改善

想要對掘進(jìn)機截齒磨損的狀況得到改善，那么首先需要對掘進(jìn)機截齒的制造工藝進(jìn)行改進(jìn)。以往的焊接方式并不能接受高熱，一旦工作時間過程，導(dǎo)致溫度過高，就會引發(fā)焊縫強度下降的問題。需要對焊接工藝進(jìn)行改善，使用先進(jìn)的纖焊方式來對掘進(jìn)機截齒進(jìn)行焊接，保證了掘進(jìn)機截齒強度之外，還能節(jié)省人力物力，一次性完成焊接。

而對于掘進(jìn)機截齒工作方式也需要進(jìn)行改進(jìn)，在工作進(jìn)行前，首先需要對地質(zhì)情況進(jìn)行檢查。不同的地質(zhì)情況會產(chǎn)生不同的掘進(jìn)機截齒工作情況，因此也要使用不同的工作切割速度來進(jìn)行不同地質(zhì)情況的切割。在工作過程中需要在定時對掘進(jìn)機截齒進(jìn)行檢查，防止工作時間過長造成過度熱損害或偏磨現(xiàn)象[5]。

結(jié)束語：

本文對掘進(jìn)機截齒的磨損問題提出了自己的分析與想法。從掘進(jìn)機截齒的設(shè)計方法到最終的磨損原因，希望能夠通過上文的分析為掘進(jìn)機截齒磨損原因產(chǎn)生了相應(yīng)的解決方法。在本文中，掘進(jìn)機截齒磨損有著較多的原因，這些原因無論是從最初的焊接工藝到最后的偏磨震動效應(yīng)都有了提及。希望能夠通過本文來解決相應(yīng)的問題，最終延長掘進(jìn)機截齒的壽命，解決當(dāng)下的局面。

參考文獻(xiàn)

[1] 張強，王禹，王琛淇.基于PNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的掘進(jìn)機截齒磨損程度識別研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47（06）：37-44.

[2] 琚少杰.掘進(jìn)機截齒破巖機理分析及截割試驗研究[J].山東煤炭科技，2019（05）：129-131.

[3] 袁一鳴.基于數(shù)據(jù)融合的掘進(jìn)機截齒磨損狀態(tài)監(jiān)測[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016，13（21）：36-37.

[4] 張強，祁秀，王海艦.基于模糊信息融合的掘進(jìn)機截齒磨損監(jiān)測系統(tǒng)[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，40（05）：1177-1182.

[5] 張景異，李高彩.基于圖像處理的對掘進(jìn)機截齒磨損率的研究[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2009（01）：22-24.