關(guān)于采煤機(jī)截齒失效探究

《關(guān)于采煤機(jī)截齒失效探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、關(guān)于采煤機(jī)截齒失效探究　　【摘要】采煤機(jī)截齒失效的形式主要有合金刀頭的脫落、合金刀頭崩刃、截齒的磨損、齒身折斷等，防止截齒失效的改進(jìn)措施有合理選擇齒身材料、改進(jìn)截齒齒體與齒頭的復(fù)合形式、優(yōu)化截齒的安裝角度、正確使用截齒、加強(qiáng)摩擦學(xué)在截齒中的應(yīng)用等。【關(guān)鍵詞】采煤機(jī)；截齒失效；原因；對(duì)策1截齒的失效形式截齒在截割煤巖時(shí)，承受著較大的剪切應(yīng)力、壓應(yīng)力和沖擊載荷，并會(huì)和煤層中的硬質(zhì)物接觸發(fā)生劇烈撞擊，隨著截割的進(jìn)行，截齒的表面溫度升高，截齒表面的失效形式變的更加復(fù)雜。截齒的失效形式有以下幾種：（1）合金刀頭的脫落；（2）合金刀頭崩刃；（3）截齒的磨損；（4）齒身折斷等。其中，磨損失

2、效占截齒失效的45%～50%。1.1合金刀頭脫落硬質(zhì)合金刀頭是截齒的重要組成部件，通過(guò)釬焊材料焊接于齒體端部，在工作中為主要受力部位。隨著截齒工作的進(jìn)行，磨損達(dá)到一定的程度后，由于釬焊焊縫或缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀頭的脫落。當(dāng)硬質(zhì)合金刀頭脫落，就可以認(rèn)為截齒完全失效。1.2合金刀頭的崩刃6截齒在工作過(guò)程中遇到煤層中的硬質(zhì)物時(shí)，齒刃承受的壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力突然增大，應(yīng)力值超過(guò)合金的強(qiáng)度極限時(shí)，齒刃就會(huì)發(fā)生崩刃現(xiàn)象。崩刃后齒刃鈍化，截齒受到的阻力就會(huì)更大，磨損加劇，加速截齒的失效。1.3截齒的磨損1.3.1熱疲勞磨損截齒在截割煤巖時(shí)，承受高的間歇式的沖擊載荷，為了

3、分析其對(duì)截齒表層的破壞，可將沖擊載荷分解成法向力和切向力。法向力和切向力通過(guò)接觸點(diǎn)作用傳遞到截齒次表層，在這些力的作用下，截齒表面上較硬的微凸點(diǎn)將變形，反復(fù)擠壓導(dǎo)致附近軟表面產(chǎn)生塑性流動(dòng)并在截齒亞表面層形成積累。同時(shí)截齒截割煤巖時(shí)，由于磨損熱使刀頭磨損表面產(chǎn)生600～800°的高溫，而截齒截割煤巖是周期性的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故升溫是交變的，當(dāng)?shù)额^接觸煤巖時(shí)升溫，離開(kāi)煤巖時(shí)降溫，使截齒齒頂產(chǎn)生高溫回火，其組織一般為回火索氏體和鐵素體，其硬度下降50%，加速了截齒的磨損。由于截齒表層溫度的不斷變化，材料表層進(jìn)一步軟化，導(dǎo)致塑變區(qū)內(nèi)出現(xiàn)波浪式塑性流動(dòng)和位錯(cuò)密度增加，反復(fù)的彈塑變形，又使位錯(cuò)

4、集中，繼而在表層出現(xiàn)橫向微裂紋。1.3.2磨粒磨損6截齒在工作過(guò)程中，磨粒（煤矸石等）與截齒表面間產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，帶有銳利棱角并具有合適的迎角的磨粒能切削截齒表面形成顯微切削；如果磨粒不夠尖銳或刺入截齒表面角度不適當(dāng)，則在截齒表面擠出犁溝，隨著截齒工作時(shí)間的延長(zhǎng)，磨粒反復(fù)對(duì)截齒表面推擠，產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形流動(dòng)，使得表面下層塑性發(fā)生相互作用，導(dǎo)致塑變區(qū)內(nèi)位錯(cuò)密度增加，變形材料表面產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)展，截齒表面形成薄片狀磨屑。而且煤層中存在腐蝕性介質(zhì)與截齒表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而造成表面材料腐蝕，機(jī)械性能下降，并使表層金屬與基體材料結(jié)合力降低，加快了截齒材料表層的磨損。1.4齒身彎曲、

5、折斷及截齒丟失當(dāng)截齒承受很大的外力時(shí)，導(dǎo)致截齒的結(jié)構(gòu)尺寸、剛度、布置方式等方面發(fā)生變化，引起齒身彎曲。齒身彎曲多發(fā)生在徑向布置（彎矩較大）的刀形齒上。齒身彎曲后，截齒受力狀態(tài)改變，就不能很好地完成截割任務(wù)。由于截齒齒身強(qiáng)度不足，截齒截割堅(jiān)硬巖石或包裹體夾雜物時(shí)，載荷加大，超過(guò)截齒許用強(qiáng)度時(shí)就容易引起齒身折斷。另外，在實(shí)際使用過(guò)程中，截齒的丟失現(xiàn)象也是普遍存在的問(wèn)題。2改進(jìn)措施和方法2.1合理選擇齒身材料截齒在工作過(guò)程中，不僅受到較高的壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和沖擊載荷6的作用，還會(huì)和煤層中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，因此對(duì)材料的要求較高，既要有良好的耐磨性還要有優(yōu)異的抗沖擊性和耐腐

6、蝕性。優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，如40CrNiMo、42CrMo、35CrMnsi等具有良好鍛造性能，可以用作齒身材料；2.2改進(jìn)截齒齒體與齒頭的復(fù)合形式傳統(tǒng)的截齒采用釬焊工藝，存在齒體與齒頭的硬度梯度較大（HRC30～70）和釬焊焊縫強(qiáng)度低等缺陷。采用鑲鑄工藝，刀頭硬質(zhì)合金與截齒體產(chǎn)生熔合層，解決了硬質(zhì)合金與截齒體間的聯(lián)接問(wèn)題，大大提高了固接強(qiáng)度，而且鑄鋼往往具有二次硬化效應(yīng)，在保持齒頭高硬度的同時(shí)，基體具有較高沖擊韌性，能夠滿足整體性能要求。2.3優(yōu)化截齒的安裝角度截齒的安裝角度對(duì)采煤機(jī)截割性能的優(yōu)劣有著重要的影響，安裝角一般為：沖擊角、傾斜角和歪斜角。只有端盤截齒才有傾斜角和歪斜

7、角，并且隨著其自身而變化。沖擊角在滾筒上是一定的，國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的沖擊角一般為40～50°。劉送永研究不同的安裝角度對(duì)滾筒截割性能的影響，得出隨著截齒沖擊角的增大，截齒的截割阻力將以指數(shù)形式減??；而隨著截齒傾斜角、歪斜角的增大，截割阻力增大，磨損加劇的結(jié)論。姚寶恒等通過(guò)鎬形截齒的截割試驗(yàn)，得出在截割深度一定時(shí)，增大安裝角，可以減小截割阻力，但安裝角不能過(guò)大。62.4合理地選擇截齒的幾何參數(shù)和排列方式。截齒的幾何參數(shù)對(duì)截齒的截割性能和壽命影響很大。幾何參數(shù)選擇直接影響截齒的截割阻力、軸向力大小。截齒排列方式對(duì)