煤矿镐形截齿的失效形式与对策

采煤机镐形截齿失效形式和强度分析摘要：随着我国科学技术的进步，在我国各领域中的应用十分广泛。

针对双滚筒采煤机镐形截齿的失效问题，首先分析了该种截齿的结构和常见失效形式，然后对截齿的受力组成进行了研究，在此基础上，利用ABAQUS有限元软件，分别对正常工况、钎焊松动工况和齿体磨损工况下的截齿应力特点和失效机理进行了研究，并提出了相应的截齿结构优化建议。

关键词：采煤机；截齿；失效；强度引言常用井下工作面煤炭采割设备有螺旋滚筒采煤机和掘进机，由于煤质和生产率等原因，我国煤矿企业广泛采用前者。

螺旋滚筒采煤机的滚筒叶片上沿切向分布着不同数量的镐形截齿，采掘过程中截齿在滚筒带动下旋转并直接楔入煤岩体，使之产生裂纹并成片剥离。

截齿工作环境复杂恶劣，高温、高湿、强振动，极易造成各种形式的截齿失效故障。

据统计，我国煤矿企业每千吨煤炭的截齿消耗量为20个-100个，因此，截齿是滚筒采煤机上消耗量最大的易损件。

同时，由于截齿磨损和失效将造成截割阻力增大，因此截齿的使用情况直接影响采煤机的生产效率、能耗、采煤成本和其它设备的安全性。

本文将对采煤机镐形截齿的受力和不同应用条件下的失效机理等进行研究，为其使用、维护和设计提供有益借鉴。

1镐形截齿的组成及安装对于常见的镐形截齿，硬质合金齿头与齿体通过钎焊连接在一起，齿头部分材质强度高、硬度大，可楔入和劈裂煤岩；齿体部分韧性高，综合力学性能较好，可承受较大冲击；齿座为普通铸钢件，焊接在滚筒端面及圆周上，主要将齿体与齿座联接在一起。

截齿组成与失效形式采煤机截齿分为齿头和齿体两部分，齿头材质为硬度和耐磨性较好的硬质合金，齿体材质为韧性和强度较高的合金钢，齿头与齿体通过钎焊连接。

截齿端部呈锥形，方便对煤岩的楔入;而齿柄部分，根据截齿的不同固定形式其结构分为底端卡圈型、内置卡簧型和摩擦卡簧型3种。

本文将以结构较为简单的底端卡圈型截齿为研究对象，对其截割和失效进行分析研究。

该种截齿直接安装在齿座内，通过底部安装的卡圈进行轴向固定。

Machinery & Equipmemt︱354︱华东科技镐型截齿失效形式分析及对策王海全（山东能源枣庄矿业（集团）付村煤业有限公司，山东 枣庄 277000）【摘 要】镐型截齿作为煤矿开采的主要工具，其性能除了受到工作环境的影响外还受到本身材料和处理工艺的影响，为此，本文根据目前煤矿截齿的使用情况，分析和指出了截齿的主要失效形式和产生原因，并给出了针对性的改进意见，为镐型截齿的制造工艺选择提供了参考和指导。

【关键词】镐型截齿；材料；工艺随着煤矿机械化生产的不断提高，开采设备截割性能对生产率的影响越发显著，对镐型截齿的一方面，截齿是采煤机主要工作部件之一，在截齿上消耗的能量约占采煤机总耗能的80%，所以截齿性能的好坏直接影响着煤矿工业的能源消耗；另一方面，我国是产煤大国，对采煤机截齿的需求量巨大，由于截齿的非正常损耗，使得煤矿的生产水平和经济效益受到了严重阻碍，因此对截齿的研究具有重要的技术意义和经济价值。

由于地下煤矿煤岩构造复杂，截齿的工作条件十分恶劣，恶劣的工作环境对截齿提出了更高的性能要求。

影响截齿性能的主要因素有两个方面：一方面是截齿的结构参数，另一方面是截齿的制造工艺。

本文根据目前镐型截齿在煤矿中的使用情况，指出了镐型截齿的主要失效形式和原因，。

1 镐型截齿主要失效形式及其原因采煤机镐型截齿主要由齿座、齿靴和齿刀组成，通常情况下所说的截齿就是指齿刀部分（本文亦然）。

镐型截齿主要由齿身和合金头组成，其主要失效形式有：截齿磨损、合金头脱落 、合金头破损 、齿身弯曲、齿身折断和截齿丢失。

产生这些失效形式的主要原因如下文所述：1.1 截齿磨损一方面，截齿在工作状况下必然与煤岩产生摩擦，摩擦必然导致截齿的损耗，随着工作时间的增加，本来锐利的截齿变钝，最后导致磨损；另一方面，截齿工作时与煤岩产生的摩擦热，使截齿产生回火效应，由于截齿作周期截割运动，使得截齿产生周期性回火，这种回火效应降低了截齿硬度，加剧了截齿的磨损。

采煤机和掘进机截齿的失效分析及对策1、截齿的失效分析截齿在截割煤岩时承受高的压应力、剪切应力和冲击负荷，煤的硬度虽不很高，但其中经常会遇到煤矸石等硬的矿料，并且在采煤和凿岩过程中，截齿还有升温问题，导致齿顶材质软化，加速了截齿的失效过程。

1．1刀头脱落当截齿磨损到一定程度后，其齿尖的硬质合金(刀形齿为合金片，镐形齿为合金头)将脱落。

刀头脱落的原因主要有2个方面：(1)钎焊质量问题，如焊接处存在夹砂、微裂纹以及虚焊等缺陷；(2)截齿在截到煤岩时承受的强大冲击负荷，致使缺陷产生应力集中，反复的冲击，必然导致合金刀头的松动，直致脱落。

脱落硬质合金刀头的截齿已经完全失效。

1．2刀头碎裂(崩刃)截齿截割煤岩时在冲击载荷的作用下，刀头处于高压应力状态。

若遇到煤岩中坚硬的矿料，在齿刃与煤岩接触不良处承受高的剪应力，处于拉应力状态，当拉应力超过合金的强度极限时即发生碎裂，对于刀形齿来说表现为合金片的断裂，而镐形齿为镶嵌刀尖的折断。

合金刀头碎裂一崩刃后，截齿缺乏锐利的合金齿尖，使截割阻力剧增，直接影响生产效率的提高，且加剧了截齿的磨损。

1．3截齿的磨损(1)磨粒磨损截齿在工作过程中，磨粒(煤矸石等)与截齿表面间产生较大的压应力，带有锐利棱角并具有合适的迎角的磨粒能切削截齿表面形成显微切削；如果磨粒不够尖锐或刺入截齿表面角度不适当，则在截齿表面挤出犁沟，随着截齿工作时间的延长，磨粒反复对截齿表面推挤，产生严重的塑性变形流动，使得表面下层塑性发生相互作用，导致塑变区内位错密度增加，变形材料表面产生裂纹，裂纹扩展，截齿表面形成薄片状磨屑。

而且煤层中存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应而造成表面材料腐蚀，机械性能下降，并使表层金属与基体材料结合力降低，加快了截齿材料表层的磨损。

(2)热疲劳磨损截齿在截割煤岩时，承受高的间歇式的冲击载荷，为了分析其对截齿表层的破坏，可将冲击载荷分解成法向力和切向力。

法向力和切向力通过接触点作用传递到截齿次表层，在这些力的作用下，截齿表面上较硬的微凸点将变形，反复挤压导致附近软表面产生塑性流动并在截齿亚表面层形成积累。

煤矿镐型截齿的损坏形式与解决方案镐形截齿是采煤机、掘进机的主要配件之一，在采煤及巷道掘进的过程中因为损耗严重，也被称为煤矿“易损件〞。

其性能好坏直接影响采煤机、掘进机生产能力的发挥，及其他相关零部件的使用寿命。

既然是煤矿易损件，那么镐形截齿的破坏和消耗量必然是巨大的。

在什么情况下，因为什么原因，镐形截齿会受到损耗呢.其损坏形式又有哪些呢.下面XX艾德为您具体介绍！1、截齿磨损镐形截齿随着截割时间的增加和煤岩的摩擦 ,导致齿尖变钝 ,出现磨损。

磨损后的截齿 ,切削局部的面积增大,使截割阻力增加 ,截齿强度降低 ,影响截齿质量。

怎么解决磨损的问题呢.对于镐形截齿 ,如果设计、制造和安装合理 ,可实现自磨刃性 ,就能够保持齿尖的锐利。

这时截齿出现的磨损为均匀磨损 ,截齿使用寿命就会很长。

2、合金头脱落当截齿磨损到一定程度后 ,其齿尖的硬质合金头将脱落。

合金脱落后 ,截齿利用齿身截割 ,阻力大 ,磨损严重 ,加速截齿的破坏。

如果要保证合金头在作业过程中不脱落，一方面要解决合金头材质的问题。

选择价格更高、材质更好的硬质合金，有利于合金头寿命的延长。

另一方面，通过在齿头部位堆焊耐磨层的方式，来增大合金头的支撑力，防止合金头脱落。

3、齿体弯曲与折断由于截齿的构造尺寸、刚度、布置方式等方面的原因 ,当截齿承受很大的外力时，截齿齿体出现弯曲、甚至折断的情况。

解决这个问题，需采用更好质量的截齿齿体材质，如42CrMo。

同时优化热处理工艺、保证截齿锻件的质量，以防止齿体的弯曲和折断。

4、截齿丧失在实际使用过程中 ,截齿的丧失现象也是普遍存在的问题。

截齿丧失的主要原因在于 :截齿固定不可靠或固定装置磨损等等。

这个问题很好解决，只要加强截齿的固定装置，同时操作人员多多细心观察，就能减少截齿丧失的问题发生。

通过上面的介绍，相信大家对截齿有了一定的了解，希望以上的介绍能对您有所帮助！。

纵轴式掘进机用镐型截齿的损坏形式及机理分析摘要院为了研究纵轴式掘进机用截齿的损坏形式及机理，现场收集了典型的损坏截齿，从截线距、截齿工作角度的设计、截割头现场管理维护等方面对其造成的损坏形式及机理进行了分析。

分析表明，截齿的非正常损坏一般不是由单一因素造成，主要由截齿布置参数、使用管理、地质条件等因素综合作用的结果。

最后针对布置截齿时处理截齿座干涉问题及解决方法提出了建议。

这些对如何提高截齿及截割头的使用寿命具有指导意义。

Abstract: In order to research the form and mechanism analysis of the longitudinal roadheader picks damaged, several typical damagedpicks were collected, the damaged form and mechanism of the picks were analyzed. From the aspects of picks layout, design of the workingangle, and management and maintenance on-scene of the cutting head, the form and mechanism of the damage picks were analyzed. Theanalysis results show that picks unusual damage is the result of the combined effects of the picks layout parameters, maintenance andmanagement and geological conditions, rather than a single factor causing. Finally, the interference problems of picks layout and solutionswere introduced. They have significance to how to improve the service life of pick and cutting head.关键词院纵轴式掘进机；截齿；损坏形式；损坏机理Key words: longitudinal roadheader；picks；damaged form；damaged mechanism中图分类号院U455.3+1 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）18-0031-020引言纵轴式掘进机是靠安装在工作机构上的镐型截齿进行截割破落煤岩，作为耗材，截齿的不正常损坏一方面将造成经济损失，另一方面也会增加掘进机产尘量[1]，严重影响工人的健康和机器的正常使用。

煤矿机械传动齿轮失效形式及优化分析摘要：近些年来，煤矿资源开采过程所采用的现代化技术的水平在不断的提升，煤炭的开采变得越来越机械化、现代化。

为了进一步提高煤炭开采的效率，企业在煤炭开采所需机械设备中的投入也进一步加大，主要是煤炭开采设备的研发以及建设投入。

在此过程中，煤炭开采的现代化以及机械化也对煤炭开采设备的优良程度提出了更高的要求，而齿轮是煤矿开采设备的重要传动部件，在设备使用过程中，特别容易发生齿轮失效这一现象，这使得煤炭资源的开采效率有所下降。

为了进一步提高煤炭资源的开采效率，提升开采的质量，需要对齿轮失效这一问题展开研究。

关键词：煤矿机械；传动齿轮；失效形式；优化1煤矿机械设备传动齿轮失效形式1.1齿面疲劳煤矿机械传动齿轮的表面损伤是齿面疲劳，可分为齿面疲劳损伤和齿面点蚀。

疲劳磨损是指煤矿机械设备由于长期运行而产生的磨损和损伤，如落齿面上有大量颗粒物，多数疲劳磨损发生在硬齿面和表面淬火齿轮上；齿面点蚀是指煤矿机械传动齿轮在工作过程中，齿面与高强度的接触。

煤矿机械传动齿轮因接触应力超过正常值而超载，导致齿轮出现裂纹。

通常，裂纹的最早部分是齿轮的节线。

由于齿面应力大，连续作用于齿轮的节线，使叶片状金属落在齿面上，进而损坏齿廓。

1.2齿轮胶合采煤机械设备在高强度工作过程中，传动齿轮在运作过程时，润滑油或者是机油应用是必不可少的，而这些润滑油或者是机油，会出现在两个齿轮的接触面上，在接触面上可能会出现油膜的挤压以及油膜的破损。

这可能会最终导致两个传动齿轮粘合到一起，在之后的运作过程当中，这种粘合可能会被反作用力所破坏，虽说两个传动齿轮不再粘合，但是传动齿轮遭到破坏后，会最终在传统齿轮的金属表面产生一定的划痕。

这样的过程的积累，也会最终导致传动齿轮的失效。

若在采煤过程当中，传动齿轮运作过程当中，采煤设备的管理人员或者是采煤人员，在使用设备过程当中使用错误的润滑剂，或者是没有采用正确的方法使用润滑剂，而在设备使用过程当中，齿轮又受到过大的外界负荷的话，那么齿合区所受到的温度将会得到进一步的上升，而温度的上升会使得齿合区受到严重的破坏。

采煤用截齿，截齿失效原因及应对措施山西宏盛能源开发投资集团有限公司高飞，景云采煤用截齿是采煤机破碎岩石和煤层的重要部件，也是我公司机械中的易损件之一,公司煤矿综采队反应说截齿性能的好坏对采煤生产能力的发挥、采煤机功率的消耗、工作平稳性和其它零件的使用寿命有很大的影响，要求使用性能更好的截齿；然而市场上国产采煤用截齿质量与进口截齿相比还有较大差距,进口截齿虽然性能好但是价格过高又提高了煤矿业生产成本。

经过对采煤机作业中截齿的损坏情况进行分析,我们总结出来了2点可以降低采煤机截齿消耗量,提高劳动生产率,减轻井下工人的劳动强度等都有很大帮助的应对措施。

1、采煤用截齿刀头、齿体的磨损：采煤用截齿在工作过程中煤砰石等较硬的岩石与刀头、截齿体摩擦,各种形状的岩石与硬质合金刀头撞击;岩石刺入截齿表面则在截齿表面挤出犁沟,随着截齿工作时间的延长,如果长时间的单面磨损，就很容易使截齿体表面产生裂纹,裂纹扩展导致变形材料形成截齿合金刀头的脱落。

而且煤层中还存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应,而造成表层材料腐蚀,机械性能下降,并使表层金属与基体材料结合力降低,加快了截齿材料表层的磨损。

同时截齿在切煤岩时,由于磨损热使刀头磨损表面产生600一800℃的高温,而截齿切削煤岩是周期性的,当刀头接触煤岩时升温,离开煤岩时降温,使截齿齿顶产生高温回火,截齿表面的性能发生变化,硬度下降50%,加速了截齿的磨损。

采煤用截齿刀头、齿体的磨损应对措施就采煤用截齿磨损现象，我发现各矿使用截齿的失效各不相同,软质煤或夹砰少的各矿,截齿失效以多次磨损为主,硬质煤或夹砰多的各矿多以合金头崩碎、丢失和刀杆折断为主。

在复杂的工况的条件下,高硬度不一定对应高的耐磨性,公司矿山机械也用过等离子熔覆的截齿,但效果并不是很理想。

针对截齿刀头、齿体的磨损我们采用过很多的方法，刚开始使用进口耐磨截齿，进口截齿在性能方面确实领先国产产品，基层单位反映良好，但是高价格始终是一个负担，在多方调研后我们公司决定使用耐磨堆焊截齿。

镐形截齿失效原因分析及改进措施摘要：镐形截齿在实际生产过程中极易失效。

根据截齿结构、材料选择和截割工况，以及生产现场失效调查统计结果，分析讨论了截齿失效的形式和原因，并提出了几点提高其工作性能的措施。

关键词：镐形截齿；失效；力学性能引言镐形截齿是采掘机械直接用来破碎煤岩的刀具，由低合金钢齿体与硬质合金齿头通过钎焊组合而成（见图1）。

由于截齿经常处在高冲击、高应力状态下工作，极易发生失效，影响截割效率和煤矿经济效益。

为进一步改进截齿的整体力学性能，减少截齿损坏量，提高采煤效率和经济效益，必须对引起截齿失效的原因做出分析和判断，以便提出改进措施。

图1 镐形截齿1镐形截齿优点镐形截齿具有下列优点:(1)镐形截齿结构简单，生产加工及井下使用时的安装拆卸方便(2)镐形截齿齿体及齿头均为园型结构对各个不同方向受力具有相同的抗力(3)镐形截齿磨损均匀且具有自磨刃功能，镐形截齿在切割岩煤过程中受力是不对称的，偏于截齿轴线受力更大一侧的切削力与过轴线的支撑反力间会形成力偶并迫使截齿绕自身轴线旋转，这种旋转的结果一是使截齿头部沿圆周方向的磨损均匀延长了使用寿命，二是可以产生自磨刃效果，有利于保持截齿切割刃的锋利降低切割阻力与动力消耗。

2镐形截齿的材料选择及截割工况镐形截齿由齿体、硬质合金头与钎焊层组成。

齿体与齿座连接的部分为圆柱形，主要用于固定与煤岩接触的部分为圆锥形。

硬质合金头通过钎焊的方式嵌入圆锥形齿头的焊缝中。

镐形截齿主要通过硬质合金头的尖劈作用截割煤岩，受力主要沿截齿轴线方向，切线方向的力较小，故所受弯矩力较小，不易造成齿体折断【1】。

镐形截齿在实际工作过程中工况较为复杂，由于其做回转运动，所以其承受冲击载荷很大，且是间歇式的。

在割入煤壁时，要承受采掘机械压入煤壁时很高的压应力和滚筒旋转造成煤岩对它的剪切应力，而且煤岩还会对截齿接触表面造成磨损作用，同时截割过程中还会遇到更为坚硬的夹石。

所以，截齿齿头材料的选择要求其具有良好的韧性和耐冲击性，同时具有较高的耐磨性能，通常采用硬质合金材料。