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煤矿机械设备工况及磨损分析

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煤矿机械设备工况及磨损分析

发布日期:2017-12-14 作者: 点击:

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。

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煤矿机械设备可以分为煤矿机械和煤矿仪器以及附件设备等,其中主力设备包括采煤机  掘进机 支架 运送设备等。为满足煤矿在生产过程中特殊的物理环境和安全生产要求,煤矿机械设备的工况及结构具有以下特点:

     1、矿井空间有限,要求煤矿机械结构紧凑 体积小 导致轴承和齿轮承受的压力和负荷较大;

     2、矿井工作条件多变,负荷变化大,要求煤矿机械便于移动,且便于维修;

     3、煤矿机械多属于重负荷 中速 或低速转动,大多要求频繁启动 停机时的冲击负荷,设备齿间的瞬间压力大;

     4、煤矿环境恶劣,空气潮湿,有岩尘 煤尘及瓦斯(主要成分是甲烷)及含硫气体(二氧化硫 硫化氢),因此煤矿机械要满足防火 防爆 防锈和防腐蚀等要求。

     5、露天煤矿的机械要承受恶劣天气以及大幅度的高低温变化。

     由于煤矿机械设备的苛刻使用的工况及而来的操作环境,导致其在运行过程中不可避免的存在磨损。研究证明:煤矿机械设备的磨损失效形式主要是磨损和断裂。煤矿机械设备磨损的机理主要是:磨粒磨损和腐蚀磨损。

       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HV900~1 100),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。通过研究统计,磨损失效占截齿失效的80%~95%,而断裂失效仅占5%左右。

       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。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。

       因此,煤矿机械设备耐磨损防护工作显得日益重要。各类型机械设备需根据其工况及磨损状态机原因选择合适的耐磨材料。尤其是在磨料磨损和腐蚀磨损方面,需要制定针对性的解决方案。


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关键词:煤矿机械,机械设备,机械设备磨损

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