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浅谈煤矿机械磨损及减小煤矿机械磨损的方法论文1前言煤矿机械的工作对象为煤炭，加之工作条件十分恶劣，在工作中会遭到严重的磨损。
由于煤矿机械的磨损失效，每年给矿井带来宏大的损失。
作相对运动的零件，由于相接触的外表都存在着摩擦现象，致使零件不时磨损。
煤矿机械大多属重型机械，磨损问题尤为突出。
当磨损超出肯定限度时，零件间的合理搭配就遇到毁坏，招致机械工作性能的降低或变坏，从而形成机械的各种毛病。
因而，剖析煤矿机械磨损的品种和方式，找出磨损的规律以及影响磨损的要素，从而找到减小磨损的途径十分必需。
2煤矿机械的磨损特性自然煤炭属于生物聚积岩类的可燃矿物，它的物理及机械性能，取决于积聚时原始资料的性能、物质成分、煤化水平以及矿物杂质的含量和特性。
这就决议了煤炭机械性能的多样性。
对煤层机械性能的研讨标明，煤炭并不是完好的质量平均的各向同性体，煤层里有节理、层理以及解理形成的岩隙，还有各种夹杂物。
对磨损来说，硬度是紧要的要素，煤的硬度是相比低的，依据普拉托诺夫（ПЛАТОНОВ）料子，煤的根本构成镜质煤硬度在HV24―214、仅用煤的硬度来确定煤的磨料磨损特性是不足的，由于煤里常含有不同硬度的杂质且大局部硬度较高。
煤中的杂质重要有粘土、方解石、石英和铁矿（黄铁矿、菱铁矿及褐铁矿）。
煤中的石英和黄铁矿对磨损的影响起重要作用，石英的硬度在HV900―1000，黄铁矿在HV1000，有的研讨指出，煤的磨损性能与石英和黄铁矿含量成正比。
3影响磨损的要素和减小磨损的途径3.1工作条件由于零部件磨损重要是由摩擦力惹起，而摩擦力大小直经受光滑好坏的影响，所以给机器供应适合的工作条件，能进步机器的运用寿命，保证机器正常运转。
树立液体摩擦，摩擦系数能够降低10倍以致更多倍，所以在摩擦外表树立液体摩擦是减少摩擦损失的紧要措施。
树立液体摩擦的必需条件：（1）适合的搭配间隙；（2）光滑油供应充分，并有肯定的压力和流入速度；（3）轴颈必需具有充分高的转速；（4）轴颈与轴承的加工精度和搭配外表的加工光亮度应恰当；（5）注油孔和油槽应设计在轴承的承载区以外。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨随着矿业的不断发展，矿山机械也得到广泛应用，在生产过程中磨损失效问题也逐渐凸显。
矿山机械的失效常常导致生产效率下降和成本增加，因此必须及时分析其磨损失效原因并采取有效的处理方法。
1.材料的选择不合理：在材料选择上面，要根据所需的机械的作用环境、使用工况和材料性能，选择合适的材料才能达到较好的耐磨效果。
选择不当，如选用硬度大但不耐冲击的材料，就会导致机械失效。
2.摩擦磨损：在机械运行的过程中，由于物体之间的相对运动，会产生机械磨擦，导致磨损失效。
运动状态的不同，磨损方式也不同。
3.磨料的作用：在矿山生产中存在大量的磨料，如果机械的表面和磨料直接接触，极易出现磨损失效。
所以在机械的设计中，应考虑到磨料的影响并将其避开。
4.过载：机械在工作过程中，如果超出设计的负荷范围使用，就会造成过载，甚至是损坏，影响机械的寿命。
5.使用环境：环境的酸碱度、氧气含量、气温等的影响，会对机械产生一定的损害。
1.合理设计：合理的设计可以降低磨损的发生。
在设计的时候要避免磨料的影响、尽量减小摩擦和磨损，并要保证设计的机械能在稳定的工作范围内。
2.材料的选择：选择合适的材料也是一种有效的处理方法。
在选择材料时，应根据机械使用的环境、负荷、工作状况等需要选用合适的材料。
3.磨损面的辅助性处理：通过磨损面辅助性处理，控制磨损过程，可以延长机械的使用寿命。
处理方法有波纹处理、表面喷涂等。
4.维护保养：定期的维护保养对于机械的使用寿命非常重要。
在维护保养上，要注意选用适当合理的润滑油，检查机械的磨损情况，及时更换零部件等。
5.制定合理的使用规范：在机械使用前，要了解和掌握机械的使用规范并制定合理的使用规范。
尽可能减少机械的运行状况及行驶路线到达、开始和停止时间的变化等。
避免过载、超速运行以及使用区域不当造成的机械磨损失效。
总之，要提高矿山机械的耐磨性能不仅要选择适当的材料，还需考虑设计、制造、使用和维护等全方面因素。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械在长期使用过程中，由于工作环境恶劣、负荷重、运行时间长等因素，易受到磨损和失效的影响。
磨损失效会导致设备的性能下降，甚至造成设备的损坏和停机，给矿山生产和经济效益带来严重的影响。
深入了解矿山机械磨损失效原因及处理方法，对于提高设备的使用寿命和降低维修成本具有重要的意义。
1. 矿山机械磨损失效原因1.1 材料磨损由于矿山机械在工作中与矿石、砂石等硬物料接触摩擦，容易导致材料磨损。
长期磨损会导致设备的零部件尺寸减小，表面粗糙度增加，从而降低设备的工作性能和使用寿命。
1.2 疲劳磨损在设备长时间运行的过程中，受到周期性的负荷作用，易导致金属疲劳破坏，从而产生疲劳磨损失效。
疲劳磨损会导致设备的零部件产生裂纹和变形，最终导致设备的失效。
1.3 润滑失效矿山机械在工作过程中需要进行润滑，以减少摩擦和磨损。
由于润滑方式选择不当、润滑油质量不合格或者润滑油污染等原因，容易导致润滑失效，进而加剧设备的磨损和失效。
1.4 温度失控矿山机械在工作过程中，会由于摩擦产生热量，而温度过高会导致金属材料的硬度下降，从而加剧设备的磨损和失效。
1.5 腐蚀磨损在潮湿、腐蚀性气体或液体环境下，矿山机械易受到腐蚀磨损的影响。
腐蚀磨损会导致设备零部件的表面质量下降，从而降低设备的使用寿命。
2.1 优化设计针对矿山机械易受到的各种磨损失效原因，可以通过优化设计来改善设备的磨损情况。
改变设备的结构材料、提高零部件的硬度、改善零部件的表面处理等，都可以有效减轻设备的磨损程度。
2.2 合理选用材料在设备的设计和制造过程中，应根据设备所处的工作环境和受到的负荷情况，合理选用耐磨、抗疲劳、抗腐蚀等性能优良的材料，以提高设备的抗磨损能力和使用寿命。
2.3 加强润滑管理对于需要进行润滑的设备，应加强润滑管理，选择合适的润滑方式和润滑油，并加强润滑油的质量监测和更换周期，以减少设备的摩擦和磨损。
2.4 控制温度在设备的工作过程中，应控制好设备的工作温度，以减少温度对设备材料硬度的影响，从而降低设备的磨损和失效。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械在长时间的运行过程中，由于各种因素的影响，会出现磨损和失效的情况。
磨损和失效不仅会影响设备的性能和寿命，还会带来生产停顿和维修成本的增加。
本文将探讨矿山机械磨损失效的原因及处理方法。
矿山机械磨损失效的原因主要有以下几点：1. 磨损：长时间的工作会使机械的各个部件发生磨损，主要包括磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
这些磨损会导致机械部件的尺寸、形状和表面质量的变化，从而影响机械的工作性能。
2. 腐蚀：机械在潮湿环境下工作时容易受到腐蚀的影响，导致金属表面的减薄或结晶失真，从而降低机械的强度和硬度。
3. 疲劳：长时间的振动、冲击和变形会导致机械部件产生疲劳破裂，从而引发机械的失效。
4. 温度变化：机械在高温或低温下工作时，会产生热胀冷缩的效应，导致机械部件的尺寸发生变化，从而加剧机械的磨损和失效。
针对以上原因，可以采取以下处理方法来延长机械的使用寿命和降低磨损失效的风险：1. 定期检修：定期对机械进行维护和检修，及时更换磨损严重的零部件，修复或更换腐蚀严重的金属表面。
2. 使用合适的材料：根据机械的工作环境和使用条件，选择合适的材料来制造机械部件，提高其抗磨损和耐腐蚀性能。
3. 加强润滑：合理选择润滑剂和润滑方式，保证机械部件的良好润滑，降低机械的磨损和摩擦。
4. 控制温度变化：采取合适的散热措施，保持机械的温度稳定，从而减小热胀冷缩的效应。
5. 设计合理的结构：在机械的设计中考虑到材料的强度和硬度，合理布置零部件的连接方式和力学结构，避免疲劳破裂的发生。
矿山机械磨损失效是一个复杂的问题，受到多种因素的共同影响。
通过定期检修、使用合适的材料、加强润滑、控制温度变化和设计合理的结构等方法，可以降低机械的磨损失效风险，延长其使用寿命，提高生产效益。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械的磨损和失效是常见的问题，对矿山生产和设备使用造成严重影响。
本文将探讨矿山机械磨损失效的原因和处理方法。
我们来看一下矿山机械磨损失效的原因。
矿山机械磨损失效的原因主要有以下几点：1. 动力系统故障：矿山机械的动力系统是保证设备正常运转的关键。
如果动力系统出现故障或失灵，会导致机械失去驱动力，无法正常工作。
常见的故障包括发动机故障、传动系统故障等。
2. 构件磨损：矿山机械的各个构件经过长时间的使用，会出现磨损现象。
钢质构件由于长时间的摩擦和冲击，容易出现磨损和裂纹。
如果不及时处理，可能会导致构件失效，甚至引发事故。
3. 润滑系统失效：矿山机械的润滑系统是保证设备正常运转的重要因素。
如果润滑系统失效，会导致机械摩擦增大，进一步加剧磨损。
常见的失效原因包括油液污染、润滑油不足、润滑脂老化等。
4. 运行环境恶劣：矿山机械在采矿现场工作时，常常面临恶劣的环境条件，例如高温、高湿、多尘等。
这些恶劣条件会使机械更容易受到磨损和腐蚀，降低机械的使用寿命。
针对以上原因，我们可以采取一些措施来处理矿山机械磨损失效问题：1. 定期维护保养：定期对矿山机械进行维护保养是减少磨损和失效的关键。
包括定期更换润滑油和润滑脂、检查和调整传动系统、清洁和更换滤清器等。
对于降低矿山机械的磨损和失效也起到重要作用。
2. 加强润滑管理：润滑系统的失效是矿山机械磨损和失效的常见原因之一。
加强润滑管理至关重要。
包括选择合适的润滑剂、定期检查润滑系统的工作状态、加强油液的过滤和清洁等。
3. 使用优质部件：选择优质和经过认证的零部件是减少矿山机械磨损和失效的重要因素。
这些部件具有较高的耐磨性和强度，可以增加机械的使用寿命。
在使用过程中，应注意定期检查和维护这些部件，及时处理存在问题。
4. 加强安全管理：提供安全的工作环境对于减少矿山机械磨损和失效非常重要。
要加强对操作人员的培训，使其掌握正确的操作方法和维护技巧。
简析煤矿机械磨损失效问题摘要：在煤矿开采中，来自开采环境、工作时间和维护方面的因素，导致煤矿机械发生磨损失效现象。
文章通过对煤矿机械磨损失效的原因、表现形式等方面进行研究分析，提出了相应的应对策略，以期为广大研究者提供参考。
关键词：煤矿机械；机械磨损；磨损失效引言：在煤矿开采过程中，由于开采环境等方面的原因，导致机械设备磨损失效，给企业带来严重的资源浪费，提高了生产成本。
为了提高企业效益，坚持可持续发展战略，需要从机械设备磨损的原因方面展开分析。
针对其磨损问题，可以从构造、选材、维护等方面采取相应措施，达到降低磨损的目的。
一、煤矿机械磨损失效的主要原因（一）煤矿机械工作的环境比较差在我国现阶段的煤矿中，大多数都是采取的地下开采形式，采取露天开采形式的较少。
在地下矿井里面，由于非常封闭，各种尘埃和颗粒的存在，导致空气质量非常差。
在这个开采过程之中，煤矿机械受到环境的影响，各种粉尘、颗粒物很容易进入到机械内部，特别是轴承内部。
从而，这些杂质就会同轴承圈以及轴承滚子进行摩擦，使得轴承的磨损程度加剧。
在胶带输送机中，轴承将支持其托辊的运转。
在煤的传输过程中，即使是轴承的密封腔里面，也会钻入一些粉尘甚至颗粒物。
这无疑会加大摩擦力，使其产生的摩擦效果大打折扣。
这给轴承内部带来的直接后果就是，出现磨粒磨损或干磨擦的现象，托辊因为轴承的磨损而无法进行正常工作。
除此之外，还会间接影响其它部件。
如托辊工作效果不佳，使之同交代间可能出现摩擦，加剧二者的磨损。
（二）机械在工作中的运行时间较长在不少煤矿企业中，上班都是以轮班制度为主。
即工人实行轮班制，但是设备却是一直处于运行状态。
如此一来，这些机械设备在负载同时，持续不停地运转，甚至是带着较高强度工作，很容易就产生磨损现象。
这就会使得机械设备的一些重要零部件磨损加剧，老化的速度变化。
比如提升机，其钢丝绳部位就很容易因为长时间运行而产生疲劳，导致出现比较严重的磨损，从而在很大程度上缩短它正常使用的期限。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨1. 引言1.1 矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械在使用过程中经常会出现磨损失效的问题，磨损失效直接影响着设备的正常运转和使用寿命。
为了更好地探讨矿山机械磨损失效的原因及处理方法，本文将分析磨损失效产生的具体原因，并结合实际案例进行深入探讨。
通过对润滑油脏污、物料硬度差异等引起的磨损进行分析，可以更好地理解磨损失效的机制。
本文还将探讨磨损失效对矿山机械设备性能的影响，并提出相应的处理方法和管理策略。
结论部分将强调提高设备维护水平的重要性，并提出相关建议，以期为矿山机械磨损失效问题的解决提供参考。
通过本文的探讨，有助于提高矿山机械设备的使用效率和延长设备的使用寿命，同时也有助于提升矿山生产效率和经济效益。
2. 正文2.1 磨损失效的原因分析磨损是矿山机械运行中常见的问题，磨损失效的原因多种多样。
物料硬度差异是导致磨损失效的重要因素之一。
在矿山机械使用过程中，由于物料的硬度不同，会导致机械零部件之间的相互磨擦，从而加剧磨损的程度。
润滑油脏污也是造成磨损的重要原因之一。
如果机械设备的润滑油未经过滤或者存放时间过长，其中的杂质和污垢会加速摩擦表面的磨损，影响设备的正常运行。
磨损失效对设备性能的影响也是研究的重点之一。
由于磨损的存在，机械设备的工作效率会下降，耗能增加，进而影响生产效益。
磨损还会导致设备的寿命缩短，增加维修和更换成本，给企业带来经济损失。
磨损失效的原因分析至关重要。
只有深入了解磨损的产生机理，才能有效采取相应的处理方法，延长设备的使用寿命，提高生产效率。
.2.2 磨损失效的处理方法探讨在矿山机械运行过程中，磨损是不可避免的现象，因此及时处理磨损失效至关重要。
磨损失效的处理方法包括以下几点：1. 磨损部件的更换和修复：当磨损程度较轻时，可以考虑对磨损部件进行修复，如研磨、焊接等操作。
但当磨损严重影响到设备运转时，必须及时更换磨损部件，以保证设备正常运行。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械作为矿山生产中的重要设备，长期以来一直是矿山生产的基础设施之一。
随着矿山深度和规模的不断扩大，机械设备的使用寿命也变得越来越重要。
但是，在长期的运行过程中，机械设备的各种磨损失效问题也逐渐凸显出来。
研究机械设备磨损失效原因及处理方法，对于延长机械设备寿命，提高设备运行效率具有重要的现实意义。
一、磨损失效原因1、材料质量问题机械设备常用的金属材料主要有铁、钢、铝、铜等，这些材料的质量和性能是磨损失效的重要因素。
如果材料质量不好、加工粗糙，则容易在磨损过程中产生裂纹和断裂，降低机械设备的寿命，并且在使用过程中会出现磨料颗粒粘在机械表面的情况，从而影响磨损的结果。
2、工作条件不良机械设备在使用过程中需要承受的工作条件不同，如高温、高压、高速、腐蚀等工作环境，这些条件都会导致机械设备的磨损失效。
3、磨料颗粒的硬度和尺寸在磨损过程中，磨料颗粒的硬度和尺寸是影响磨损结果的重要因素。
如果磨料颗粒的硬度过于强大，就会造成机械设备表面的严重损伤。
而小尺寸的磨料颗粒则会引起机械零件表面的磨擦，并且不同尺寸的磨料颗粒混合使用可能会对机械设备造成更严重的磨损损害。
4、机械设备结构设计问题机械设备结构是机械设备磨损失效的另一个因素。
如果机械设备结构设计不合理，就会加剧机械设备的磨损情况，缩短机械设备的使用寿命。
例如，各零部件之间的安装不够紧密，会导致机械零件的松动和振动；而复杂的机械结构则会导致机械零件难以维修和更换。
二、磨损失效处理方法机械设备的材料和机械设备结构设计应该尽可能地优化。
优秀的材料应该具有高强度和高韧性的特点，并且还应具有足够的耐磨性。
而对机械设备的结构设计应该遵循合理、稳定、简单、易于维修的原则。
改善矿山机械设备的工作环境，减少机械设备受到的恶劣条件的影响，来提高机械设备的使用寿命。
例如，在高温环境下，可以使用高温润滑油来使机械零件在高温情况下具有优秀的润滑性能；在高腐蚀环境下，可以使用不锈钢和其他耐腐蚀现代材料来提高机械零件的耐腐蚀性能。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨【摘要】矿山机械在使用过程中经常出现磨损失效问题，影响设备的稳定性和效率。
本文通过分析磨损失效的影响因素和分类，探讨了磨损失效的原因及常见处理方法，包括修复和更换磨损部件等。
同时也介绍了预防磨损失效的措施，例如定期检修和保养设备，选择耐磨材料等。
研究表明，合理的保养和维护对延长机械寿命和提高生产效率具有重要意义。
加强对磨损失效的研究和控制对于矿山机械的稳定运行至关重要。
希望通过本文的探讨，为解决矿山机械磨损失效问题提供一定的参考和帮助。
【关键词】矿山机械、磨损、失效、原因、处理方法、影响因素、分类、预防措施、总结、展望1. 引言1.1 背景介绍矿山机械在矿石破碎、运输、筛分等过程中扮演着重要的角色，但由于复杂的工作环境和高强度的工作要求，机械磨损失效问题成为制约其运行效率和寿命的重要因素。
磨损失效不仅会导致设备的频繁维修更换，还会降低生产效率，增加生产成本，甚至引发工作安全隐患。
深入研究矿山机械磨损失效原因及处理方法至关重要。
矿山机械的磨损失效受多种因素影响，包括工作环境、材料选择、设计结构等。
通过对磨损失效机理的分析，可以更好地理解其发生的原因，有针对性地进行处理和预防。
了解机械磨损的分类和常见的处理方法，能够帮助矿山企业更有效地维护设备，延长设备的使用寿命。
在本文中，我们将深入探讨矿山机械磨损失效的影响因素分析、机械磨损的分类、磨损失效的原因分析、常见的处理方法以及预防磨损失效的措施，为矿山企业提供参考并优化设备管理策略。
1.2 研究意义矿山机械在生产过程中难免会发生磨损失效，影响生产效率和设备寿命。
对矿山机械磨损失效进行深入研究具有重要的意义：研究矿山机械磨损失效的影响因素和分类可以为矿山企业提供科学依据，有针对性地选择合适的磨损处理方法，减少维修成本，提高设备利用率。
深入分析矿山机械磨损失效的原因可以帮助技术人员更好地理解磨损机理，从根本上解决磨损问题，延长设备使用寿命，减少设备更换频率。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械是煤炭、金属、石油等行业中不可缺少的重要设备，其使用寿命直接影响整个生产过程的效率和安全。
然而，由于作业环境恶劣、工作负荷大以及材料质量的限制，矿山机械的磨损失效问题日益严重。
本文将探讨矿山机械磨损失效原因及处理方法。
1.材料质量限制部分矿山机械的制造材料质量无法达到高强度和高耐磨性的要求，从而导致其在使用过程中很容易出现磨损和失效问题。
2.设备用途及使用条件的限制不同的机器在不同的使用条件下会出现不同程度的磨损失效。
例如挖掘机在煤矿作业时易受到泥石流及煤粉的侵蚀，轧机在轧制过程中易受到液压、温度变化等因素的影响。
3.工作负荷大矿山机械在生产过程中通常负荷较大，特别是在开采煤炭、金属等矿石时更是如此。
长期重负荷作业会引起机械零件强度、硬度等性能的降低，从而缩短其寿命。
处理方法改善材料质量能有效地提高矿山机械的耐磨性和强度，可采用高强度钢材、硬质合金等材料代替传统材料。
2.优化设计及选型优化机器的设计并正确选型，使其在特定环境下具有更好的适应性，可减少磨损问题的发生。
3.加强设备检修定期对设备进行检修，及时更换损坏部件，消除隐患，延长设备使用寿命。
4.加强维护管理加强设备维护管理，确保设备正常运转。
例如，及时添加润滑油、废油的清理等措施，有助于提高机器性能和延长使用寿命。
5.应用新技术运用新技术为矿山机械增加保护层，例如表面强化技术和表面涂层技术，能有效地增加其耐磨性和使用寿命。
总结矿山机械的磨损失效问题直接影响到生产效率和安全，因此必须采用一系列的措施来有效防止磨损失效问题的发生。
通过改善材料质量、优化设备设计、加强维护管理及应用新技术等措施，可以有效地提高矿山机械的使用寿命，降低维护成本，为生产高效、安全提供有力保障。
第31卷第3期煤 炭 学 报Vol.31 No.3 2006年6月JOURNAL OF CH I N A COAL S OC I ETY June 2006 文章编号:0253-9993(2006)03-0380-06煤矿机械磨损失效研究朱 华,吴兆宏,李 刚,葛世荣(中国矿业大学材料科学与工程学院可靠性工程技术研究所,江苏徐州 221008)摘 要:为了充分认识和高度重视我国煤矿机械的磨损失效问题,对煤矿机械的磨损失效形式和机理进行了现场研究和理论分析,对因磨损而造成的经济损失进行了统计计算.研究表明:煤矿机械的磨损失效形式主要是磨损和断裂;磨损机理主要是磨粒磨损和腐蚀磨损;全国煤矿系统因磨损而造成的经济损失每年大约在400亿元以上.此外,还对如何有效地减少煤矿机械磨损和延长其使用寿命提出了具体建议.关键词:煤矿机械;磨损失效;减磨中图分类号:T D4 文献标识码:AStudy on wear fa ilures of m i n i n g mach i n eryZ HU Hua,WU Zhao2hong,L I Gang,GE Shi2r ong(Institute of R eliability Engineering,School of M aterials Science and Engineering,China U niversity of M ining and Technology,Xuzhou 221008,China)Abstract:I n order t o realize and pay rap t attenti on t o the p r oble m of wear failures of m ining machinery in our country,the wear failure f or m s and mechanis m s of m ining machinery were investigated and analyzed,and the eco2 nom ic l oss caused by wear was calculated statistically.Study showed that the wear and fracture are main wear fail2 ure f or m s,and the abrasive wear and corr osive wear are dom inant wear mechanis m s.It was revealed that the eco2 nom ic l oss caused by wear is more than40billi on yuans in coal m ines.I n additi on,s ome suggesti ons about how t o reduce the wear failure of m ining machinery and p r ol ong its working life were put for ward.Key words:m ining machinery;wear failure;wear reducti on 煤炭是我国的第一能源,我国煤炭90%以上的生产作业是在地下进行的,与一般工、农业生产机械相比,煤矿生产中的机械设备具有如下特点:①工作环境恶劣.设备时刻处于粉尘、水汽以及有害气体的包围之中;②工况条件苛刻.大多数机械设备是在高速、重载、振动、冲击、摩擦和介质腐蚀等的工况条件下工作;③运行时间长.绝大部分机械设备不分昼夜,长年累月连续作业;④润滑条件差.由于环境恶劣,工况苛刻,加上停机时间短,这就使得机械零部件得不到良好的润滑和维护.因此,煤矿机械的磨损失效现象极其严重,由此而引发的设备故障和安全事故时有发生,造成的经济损失和危害难以估量.随着我国煤矿机械化程度的日益提高,机械设备的磨损失效问题越来越突出,因此研究减缓煤矿机械的磨损失效对煤矿高产、高效和安全生产具有十分重要的意义,也是一项非常迫切的任务.为了深入了解和掌握煤矿机械的磨损失效情况,笔者调研了苏(徐州矿务集团、大屯煤电集团公司)、鲁(兖州矿务集团)皖(淮北矿务集团)等地区的主要煤矿,对煤矿机械的使用情况进行现场分析研究.本文主要介绍收稿日期:2005-08-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475164,50225519);江苏省自然科学基金资助项目(BK2002116) 作者简介:朱 华(1960-),男,江苏溧阳人,博士,教授.E-mail:hzhu@cum t1edu1cn183第3期朱 华等:煤矿机械磨损失效研究典型机械设备的磨损失效形式、磨损原因和由磨损造成的经济损失等.希望以此引起煤矿生产单位、上级主管部门和科研单位对煤矿机械磨损失效问题的重视.1 磨损失效形式及机理111 采煤机和掘进机磨损(1)截齿磨损 截齿是采煤机中直接在煤层中割煤的零部件,它安装于滚筒上,随着滚筒的旋转,与煤层直接摩擦,因此,摩擦磨损是截齿的主要失效形式.当煤层中存在矸石等硬的矿料时,截齿将会急剧磨损,同时还产生很高的摩擦温度(高达600～800℃),因而加快了截齿磨损.截齿在截割煤岩时承受着高的压应力、剪应力和冲击负荷,如果岩石硬度很高(可达HV900～1100),会造成截齿过载而直接断裂.在煤炭生产中,截齿的消耗量是惊人的.由淮北矿务集团配件科提供的数据显示,仅安徽淮北矿务集团1a的截齿使用量就达70～80万把,折合人民币1600多万元(按2004年价格计算,下同).通过对几个煤矿的研究统计,磨损失效占截齿失效的80%～95%,而断裂失效仅占5%左右.(2)滚筒磨损 随着截齿将煤块从煤壁上切割下来,煤块自然地落在两条螺旋叶片之间,沿着旋转着的螺旋滚筒轴向移动到输送机上.因此煤块对滚筒的磨损非常严重,特别是螺旋叶片表现得最为突出,从最初的25mm磨损到只有几个毫米.此外,滚筒的端盘齿座磨损也极其严重,在使用现场发现,采煤机滚筒的换刀孔(截齿座),一般情况下7～8个月(采煤100万t左右)就会出现变大现象,主要是由于截齿在截割煤层过程中,受振动冲击的作用,使截齿和齿座之间产生摩擦磨损所致.当截齿和齿座内壁出现缝隙时,煤粒和岩石粉尘进入其中,形成三体磨粒磨损,从而加剧了齿座的磨损.齿座磨损严重导致截齿固定不牢.采煤机除了截齿和滚筒在工作过程中易磨损外,减速箱中的齿轮也是主要的易磨损零件.掘进机和采煤机的工作原理类似,其磨损失效情况与采煤机大致相同.对于因磨损造成采煤机、掘进机修理和更换材料的费用惊人,仅徐州矿务集团旗山煤矿(160万t/a)每年投入的资金就达90万元(不包括截齿).现场统计数字表明,全国每年采煤机、掘进机因磨损失效而投入的资金高达27亿元.112 刮板输送机磨损刮板输送机是靠链条拖动刮板在中部槽内滑动而输送物料的,摩擦磨损和腐蚀磨损是刮板输送机的主要失效形式,它是煤矿生产中因磨损导致破坏最为严重的设备之一.磨损较为突出的是中部槽、链轮、链条、刮板、轴承及减速箱中的齿轮.(1)中部槽磨损 在工作过程中,刮板输送机两边链由机头电机牵引与刮板一起带着物料在中部槽内移动.中部槽的磨损主要是物料(煤及矸石)、刮板和链对中板及槽帮的磨损,以及采煤机沿中部槽移动时造成的槽帮上翼磨损.按设计要求,两相邻中部槽水平偏转角和垂直平面的弯曲倾角不应超过3°,而实际上由于地面不平等原因,往往铺设角度超过以上规定,这样便使链条在运行过程中与槽帮和中板的接触压力增大,加速了中板和槽帮的磨损,同时又增加了机电事故的发生.根据现场数据统计,我国每年报废的中部槽多达50～60万节.消耗钢材610～712万t,价值2140～2188亿元.这是按照国产钢材价格估算的.2005年来,许多煤矿机械的生产厂家,为了提高煤矿生产的可靠性,将刮板输送机中部槽的中板采用进口钢板,将厚度由25～30mm提高到40～50mm,估计成本将增加1～2倍.(2)链条磨损 链条的失效形式主要是断链,其发生频繁,约占刮板输送机事故发生总数的50%.而链条断裂的主要原因是磨损.链条在工作过程中由于要与中部槽及物料接触摩擦,同时主动链轮与链环在啮合时会产生相对滑动,此外链环与链环之间也存在着摩擦,种种原因导致链条在工作中不可避免地产生磨损.磨损致使链环截面积减小,从而强度降低,最终导致链条断裂.链条磨损后传动效率比正常链条降低6%左右,且使平环肩部磨损加剧,甚至形成“啃肩”现象;同时,平环与链轮轮齿的接触部位上升,容易造成爬链(即平环搭在链轮齿顶上),从而造成刮板输送机事故的发生.刮板输送机除中部槽、链条易磨损外,刮板、减速箱齿轮、传动轴(键与键槽)和轴承等也都是极易磨损的部件.现场使用表明,一部SG W-40T型刮板输送机,价值400万元,在运载60～80万t煤之煤 炭 学 报2006年第31卷283后就报废了.SGZ-1000/1400型刮板输送机的中板采用厚度为50mm的进口钢材,而该机的过煤量也只是在300万t左右.按今年全国煤炭产量20亿t及采煤机械化平均水平45%统计,全国刮板输送机每年因磨损引起的资金投入为10～12亿元.113 提升机磨损(1)钢丝绳磨损 钢丝绳的失效形式主要是断面面积损失和局部损伤,从而使钢丝绳强度逐渐降低,最后达到极限而断裂.竖井提升钢丝绳的外部磨损是由于钢丝绳与滚筒、天轮之间的摩擦造成的.由于木衬的磨损,绳弦内偏角、滚筒直径与缠绳间隙配合不当,将会出现新绳“咬绳”现象,加剧钢丝绳的磨损.另外,多层缠绕时,出现对钢丝绳挤压的“跨圈现象”.这种现象使钢丝不但有横向滑动,而且也有纵向滑动,从而造成钢丝绳滑动段的剧烈磨损.在摩擦式提升机中,由于几根钢丝绳中存在张力不平衡,致使提升机在运行时出现往复窜动现象,也会加速钢丝绳的磨损.此外斜井提升钢丝绳由于主要与地滚、道床及巷道里的浮岩(煤)接触,这是钢丝绳磨损的另一重要原因[1].提升钢丝绳中还存在着振幅不大的微动磨损.对于较小的微动振幅,往往会引起钢丝之间微动接触区的裂纹萌生、扩展与断裂,形成微动疲劳;而对于较大的微动振幅,将会引起钢丝接触面磨损,造成钢丝横截面积减小,久而久之,产生具有一定深度的缺口,在交变应力的作用下缺口处产生应力集中,引发钢丝的疲劳断裂.钢丝绳磨损失效是钢丝绳失效的主要原因.目前,我国矿井提升用钢丝绳大部分采用进口的,价格昂贵.一根长800m、直径为40mm的钢丝绳价格为12万元左右,而寿命仅为115～210a.从现场了解到,仅在兖州矿务集团兴隆庄煤矿,每年钢丝绳投入资金高达60～70万元(立井提升).在淮北矿务集团,每年消耗钢丝绳1700多吨,价值1360多万元.现场统计显示,全国每年钢丝绳的投入成本在14亿元左右.(2)箕斗磨损 在装煤、运煤、卸煤的过程中,提升机箕斗的磨损非常严重,其主要磨损部位是衬板.在装煤过程中,煤对衬板有冲击磨损;卸煤时煤对衬板存在滑动磨损;空箕斗下井过程中由于井道中大量水汽,使得衬板严重锈蚀.在装煤时的冲击作用下,脆弱的铁锈层很容易脱落,这样周而复始,使得箕斗的衬板很快就被磨穿而失效.从现场获知,年提升量760万t的箕斗,一年中更换衬板费用就需要40～50万元.而一个提升箕斗在这样的维护下,其使用年限也只是4a左右.根据现场获得的数据统计,全国平均每年用于维护、更换矿井提升设备的资金需要15亿元.114 胶带输送机磨损胶带输送机在煤矿生产中起着非常重要的作用,中短距离的运输都是由其完成的.在运输过程中,胶带输送机始终存在着摩擦磨损,除胶带与驱动滚筒之间的摩擦是有益的之外,其他如与托辊等之间的摩擦均是有害的.(1)托辊磨损 随着胶带输送机向高速(由215m/s增加到415m/s)、大运量和长运距方向的发展,对托辊也提出了新的要求:高速、重载、长寿命.但是通过对兖州矿区井下胶带输送机使用情况的研究发现,国产托辊的平均使用寿命远低于设计寿命(30000～50000h),一般在8000～10000h.现场统计表明,托辊失效的主要原因是轴承损坏,占到了托辊失效总量的95%.在兖州矿务集团兴隆庄煤矿,托辊使用305和306两种轴承,设计寿命30000h,600r/m in,实际使用寿命为2～3a(约15000h).托辊在潮湿、多尘、高速运行的恶劣情况下工作,由于轴承内摩擦的存在导致热量的产生,伴随大量的粉尘颗粒进入轴承密封腔内,致使润滑脂污染和干化,从而加快了轴承的磨损,进而影响托辊的正常运行,最终使轴承在干摩擦状况下急剧磨损而失效.托辊失效的另一个主要原因是由于壳体磨损,在输送机运行过程中,部分托辊由于某些原因导致其停转,从而使胶带和托辊外壳之间由滚动摩擦转变为滑动摩擦.这种状况下对胶带和托辊的损伤都是极其严重的.对托辊的损伤主要体现在壳体被磨薄后变形甚至断裂.在实际使用过程中,胶带输送机维护工作量的80%是更换托辊.因此可以说托辊普遍存在着寿命短、维护量大等缺点,在一定程度上制约着胶带输送机的发展.而在机械化水平很高的兖州矿务集团东滩煤矿383第3期朱 华等:煤矿机械磨损失效研究每年损耗的上托辊达5000组,下托辊1000组,价值170万元左右.根据现场获得的数据统计,全国每年投入在托辊上的成本为2～3亿元.(2)胶带磨损 胶带在带式输送机中起牵引和承载作用,是输送机的主要工作部件.其运动状态决定着输送机运料的连续性及稳定性.在工作过程中,胶带和滚筒、托辊及物料之间皆存在着摩擦磨损.在现场了解到,胶带磨损较为严重的是非承载面,这和理论上看似不相符.经过仔细分析后认为,在胶带工作过程中,随着输送机速度的提高,胶带非承载面和托辊之间不再是理论上的纯滚动摩擦,还伴随着滑动摩擦.特别是个别托辊由于某些原因(轴承润滑不良等)造成转动不平稳甚至停转的情况下,滑动摩擦更为明显.而承载面的摩擦磨损主要是与物料(煤)之间产生的.在整个运输过程中,除了装料、卸料时存在着短暂的滑动摩擦,甚至是冲击摩擦(装料过程)外,在其余大部分时间里,胶带承载面和物料之间是相对静止的.因此,在现有的高速运行下的胶带输送机,胶带磨损较严重的为非承载工作面,往往在承载面还比较完好时,非承载面已经磨露出了钢丝.此外,随着胶带输送机速度的提高,胶带和托辊、滚筒之间的摩擦热也会相应增加,这也加速了胶带非承载面的磨损.目前,我国煤矿使用M7-668标准阻燃型胶带,过煤量一般为600～800万t,最多在1000万t.在兖州矿务集团东滩煤矿平均每年更换胶带1000～2000m,价值160～340万元.而全国,估计胶带的年消耗资金在1～2亿元之间.115 耙斗装载机磨损耙斗装载机结构简单,容易制造,既能装大块岩石,又能用于坡度<35°的巷道,在煤矿生产中得到广泛的应用.但是,耙斗、运输槽和钢丝绳等容易磨损,因而影响设备的使用寿命.工作时,耙斗、岩石在运输槽内发生运动,表面之间产生摩擦和磨损.机件表面与岩石的硬度差别,岩石的尺寸、形状、在耙斗和运输槽中的运动速度,以及耙斗和运输槽的材料性能等都对装载机的磨损产生影响.尤其因为耙斗装载机的磨损属于耙斗、岩石和运输槽三体磨损,三体磨损过程中两者之间的作用力远大于两体磨损过程中两者的作用力,因而机件表面的磨损破坏程度远大于两体磨损.现场研究发现,耙斗装载机的耙斗、中部槽和钢丝绳中,耙齿磨损最为严重,其使用寿命仅为3～5个月.其次是中部槽,也只有6～7个月的使用寿命.在徐州矿务集团旗山煤矿,每年用于更换中部槽中的铁板、角铁、扁铁就需要5万元左右,更换耙齿投入资金为316万元.兖州矿务集团东滩煤矿每年用于更换耙齿的资金在20万元左右.116 矿车磨损矿车在我国煤炭生产的运输过程中所占比重较大,它周转于井下各工作面、各车场或井上井下.井下潮湿是矿车锈蚀的主要原因,煤尘、岩尘、水是轮对和轴承磨损的大敌.(1)轮对磨损 轮对是矿车的关键部件,它既是行走机构又是承载机构.由于煤矿生产的特殊环境,一般的矿车在使用90～180d后,轮对部位因进水、煤、泥而磨损加剧,需要更换轴承、密封件甚至轮对.导致矿车轮对失效的主要原因:①润滑不良.轴承润滑不良,会使其传动效率下降,在矿车车轮转动时,将发生隐性堵转现象,使车轮发生的滑动摩擦增多,造成车轮磨损加剧.②轨道中的弯道使轮对产生磨损.为避免矿车的2个车轴进入弯道之后,车轮的轮缘挤压钢轨,造成较大的行车阻力,必须加宽轨距;加之受离心力作用,经过一段时间的运行后,弯道处轨距出现较大负偏差和正偏差.当矿车驶入弯道时,矿车车轮就会相对轨道发生横向滑动.这种滑动反复出现,使车轮和轨道的滚动摩擦变成滚-滑复合摩擦,从而导致车轮的磨损增加.除车轮磨损严重外,车轮轴的轴颈磨损也比较严重,2～3个月磨损量为20～30μm.此外,矿车在运行过程中由于受到冲击、超载等原因还可能引起车轮轴的变形.徐州矿务集团旗山煤矿每年更换车轮(轴)400套,价值14多万元.此外,每年还需要维修500根车轮轴,维修成本需9000元左右.(2)车箱磨损 矿车长期在井下工作,使得其表面在恶劣的环境中很快被氧化为一层氧化物.在装卸过程中,受矸石和煤的频繁冲击,氧化物被清除,接着金属表面又发生氧和铁的反应,生成新的氧化物.如此反复进行,腐蚀现象便继续下去,致使车箱壁厚减小,强度受到影响.因此,矿车车箱的失效是煤 炭 学 报2006年第31卷483由腐蚀磨损引起的.据调研数据统计,由于磨损原因,全国每年在矿车上投入的成本在2000～3000万元.117 振动筛磨损近年来,国内振动筛的设计,特别是大型筛,在参数设计方面已与国际接轨,但在可靠性方面与国外产品还有较大差距.国外主流振动筛产品使用寿命一般在5a以上,而国内同规格产品使用寿命仅为2～3a,部分产品甚至只有几个月.振动筛可靠性问题主要表现为激振器(主要是轴承)和筛板等关键零部件的早期失效,从而导致振动筛不能工作、修复困难或修复成本高.(1)激振器轴承磨损 与一般机械传动中的轴承相比,振动轴承的工况十分恶劣,它除了承受元件之间的滚动和滑动摩擦作用之外,还需要承受由偏心轴或偏心块产生的冲击载荷的作用,而且这种冲击载荷通常是以很高的交变频率作用于轴承.因此,发生在振动轴承中的磨损行为实质上是一种冲击与摩擦的耦合磨损行为,这种耦合磨损行为一般将加剧轴承磨损失效的进程.加上振动轴承一般多是封闭式的,润滑和散热状况受到限制.在这种情况下,如果轴承结构参数选择不当,轴承材料抗振性能较差,轴承座的加工精度较低,轴承的装配质量不能满足要求,以及润滑油性能质量差等,都有可能造成振动轴承的早期磨损失效.一般表现为表面磨损、疲劳剥落或塑性变形等,严重情况下将出现轴承元件烧损或抱死、保持架断裂,以及滚动体和套圈破碎等恶性现象,因而严重地影响到振动筛工作的可靠性.目前,多数用于振动筛的轴承寿命在半年以内,有些轴承只能使用一两个月,因此,提高振动轴承的寿命是激振器可靠性设计的重点[2,3].(2)筛板磨损 筛板消耗的费用占总配件费用的50%左右.筛板安装在振动筛的底座横梁上,其磨损主要由工作过程中与物料(煤块、矸石、磁铁)之间的摩擦引起.筛板磨损不仅造成经济损失,而且影响筛分质量.对于冲孔筛板,物料将筛孔有原先的圆柱形磨成漏斗形,这样就会导致一些较大的煤块陷入其中而堵住筛孔,影响筛分和脱水效果.对于用钢筋条焊接成的筛板,由于和物料之间的磨损,使得钢筋条的直径磨细,导致筛板孔增大,从而影响筛分质量[4].徐州矿务集团权台煤矿选煤厂使用2台振动筛,筛板由普通圆钢焊成,平均每天工作20h,选煤4000t/d,半年更换一次筛板,每年更换成本为2万元.全国选煤厂每年因更换筛板的资金需2000万元以上.118 其他机械设备磨损除上述机械设备的磨损外,还存在许多设备及零部件的磨损.如通风机、压风机叶片和主轴磨损;液压支架阀门、缸体和立柱的磨损;矿车三环链和碰头的磨损;提升机钢丝绳衬垫及制动器的磨损;破碎机中部槽和破碎部件的磨损;各类泵的叶轮和导向轮的磨损;各种钢轨的磨损;以及提升机井架、输送机托架和通风管道的腐蚀、磨损等,这些都是煤矿机械中常见的磨损失效之处,产生的经济损失大得惊人.有些磨损失效、如提升机制动器的磨损失效、矿车三环链和碰头的磨损断裂等,不仅带来经济损失,而且造成严重的人身安全事故.根据生产现场获得的数据统计,全国煤矿机械每年因磨损消耗钢铁材料折合资金为50亿元.另外,依据实测和分析,有30%～40%的用电消耗于摩擦磨损.2004年全国原煤生产吨煤耗电26184k W・h,若按2004年产量20亿t计,摩擦磨损所造成的电能损失为53618亿k W・h,按每度电0165元计算,约折合人民币348192亿元.加上油脂消耗,全国煤矿系统每年由于磨损所造成的经济损失将在400亿元以上. 2 减磨延寿的对策鉴于煤矿机械磨损失效的严重性及其造成的巨大经济损失,必须采取积极有效的措施来减少和防治煤矿机械的磨损,从而延长其使用寿命,实现煤炭生产的高产高效.为此提出如下建议:(1)重视摩擦学理论与设计的应用 机械部件的摩擦、磨损及润滑是摩擦学研究的课题,摩擦学理论与摩擦学设计在煤矿机械中具有重要的作用[5,6].针对煤矿机械磨损失效形式,开展磨损机理研究,进行摩擦学设计,对提高设备的使用寿命具有重要的意义.例如,研究掌握振动轴承冲击与摩擦耦合磨损机583第3期朱 华等:煤矿机械磨损失效研究理及影响因素,将有利于进行轴承工况参数、几何参数、表面性能和润滑条件等的科学设计,有利于设计出用于恶劣工况下的耐磨、抗疲劳轴承[7,8].(2)发挥表面工程技术的作用 摩擦、磨损是发生在相互作用零件的表面,因此,可以通过增强零部件的表面性能,以提高设备的抗磨性和耐腐蚀性.如对刮板输送机中部槽、挖掘机铲斗等采用堆焊技术,对井架、井筒和托辊机架等采用热喷涂防腐技术,对刮板、截齿和圆环链等运用激光重熔技术等,均可有效地延长设备的使用寿命.因此,应当充分发挥表面工程技术的作用,尽可能多地利用抗磨耐腐涂层等表面保护手段来解决煤矿机械零部件的磨损、腐蚀问题[9].(3)加速抗磨材料的研发 我国煤矿机械曾经长期使用低碳锰钢(16Mn,20Mn等)制造耐磨件,这种钢的热加工性能较好,比普通碳钢的抗磨性能有所提高.随着对材料耐磨性和强度等要求的日益提高,便开始使用加入多元合金化元素(如Mn,Cr,Mo,Ti,B等)的钢材,从而使煤矿机械零部件的抗磨性、抗腐蚀性和综合机械性能有了进一步的提高.目前在引进国外的综采设备上已采用抗磨铸钢件,如采煤机上采用铸钢齿轨,刮板输送机采用调质铸钢槽帮等,大大提高了这些部件的抗磨性能.因此,必须使用和加速研发具有足够抗磨能力的金属材料.同时,应注意研究和推广工程塑料、橡胶、聚胺脂等非金属材料,以及半金属复合材料.如在振动筛上使用聚胺脂筛板和橡胶弹簧,其耐磨性和抗疲劳性均可成倍的增加[4～10].(4)加强设备的维护管理 煤矿机械工作环境恶劣,工况条件苛刻,润滑不良,磨损、腐蚀的严重程度显而易见.因此,必须加强设备使用过程中的维护和管理,严格遵守操作规程,避免工况条件的恶化,如超速、超载等现象的发生.同时,应该努力改善设备的使用条件,定期维护,及时维修,提高维修质量,确保所有生产设备在良好的状态下运行.加强对设备的维护和管理,将能极大地减少设备磨损,提高设备的工作寿命.虽然磨损机理研究、摩擦学设计、耐磨材料研发等能从根本上解决煤矿机械的磨损失效问题,但是它们属于高科技,需要长时间、高投入,并且与其他科学技术的发展及社会进步密切相关,不能一蹴而就.相比之下,设备的维护管理工作对煤矿机械设备的减磨延寿具有现实、经济、简单和不可估量的作用.3 结 语煤矿生产环境恶劣,机械设备工况苛刻,磨损腐蚀无处不在,每年造成的经济损失大得惊人,政府和相关部门应该给予高度重视.如何有效地解决煤矿机械的磨损失效问题是一项值得研究的课题.重视摩擦学理论与设计的应用,充分发挥表面工程技术的作用,加速抗磨材料的研发,以及加强设备的维护和管理,是减少煤矿机械磨损,延长其使用寿命,实现煤炭高产高效和安全生产行之有效的措施.参考文献:[1] 张德权,岳国梁.矿用斜井钢丝绳的磨损分析及其防治措施[J].煤炭技术,2003,22(1):94～96.[2] 余小燕,朱 华,葛世荣.振动轴承磨损失效与对策研究[J].矿山机械,2003,31(3):45～47.[3] 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