采煤机机械传动与液压系统摩擦问题与对策

摘 要：采煤机除了与煤接触存在的摩擦外，采煤机各部分零部件间在运转过程中亦存在摩擦现象，导致能量损耗(煤矿机械因摩擦而损耗的能量约占总能量的30%～35%)，零件失效，危害很大，对其进行研究至关重要。本为对采煤机机械传动与液压系统摩擦问题与对策进行了研究。

关键词：采煤机 机械传动 摩擦

煤矿机械工作环境恶劣，冲击振动强，粉尘及酸性水污染腐蚀严重，截割部、牵引部等其中的机械传动系统和液压传动系统中的摩擦最为显著，这其中包括很多零部件，如齿轮、轴承、泵、阀等。

一、机械传动单元磨损

摩擦的分类，按摩擦副运动形式分为滑动摩擦和滚动摩擦;按摩擦副运动状态分为静摩擦和动摩擦;按摩擦副表面润滑状况分为干摩擦、边界摩擦、混合摩擦和流体摩擦。摩擦导致磨损，而磨损、腐蚀和断裂是导致机械零件损坏和失效的三个主要原因。当零件材料磨损超过一定极限时，零件间的合理配合性质遭到破坏，导致机器工作性能的降低或丧失。因此，磨损是机器零件因摩擦而产生的一种破坏现象，它毁坏零件摩擦表面，降低机器性能，增加能耗和材料消耗，减少机器寿命，直接影响机器的工作安全性和可靠性。一般说来在零件磨损后，往往造成机械精度丧失、效率降低，因此需要更换，进行维修，从而使机械生产率降低。在机械工业中每年由于磨损而造成的经济损失是十分惊人的，因而磨损问题引起了人们的极大重视。

1、磨损过程

机械零件构成的运动副，除轴承外，大多数处于干摩擦、边界摩擦或混合摩擦状态。通常，机器或零件的摩擦副从投入运行到破坏都要经历三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。

①磨合阶段是磨损的不稳定阶段，其磨损率随时间的增加而降低，在整个工作时间内其比率很小，磨合磨损出现在摩擦副开始运行时期;

②稳定磨损阶段时间最长，其特征是磨损缓慢，磨损率稳定，是摩擦副正常工作时期;

③剧烈磨损阶段的特征是磨损率极高，产生异常噪音和振动，摩擦副温度迅速升高，很快导致零件失效。

2、几种典型零件的磨损

①齿轮传动

采煤机工况恶劣，煤机齿轮传动属于低速重载齿轮传动的范畴，齿面润滑油较薄，磨损严重，截割部减速箱的齿轮传动尤为严重。齿面磨损形式主要有轻微磨损、严重划伤和胶合。齿面的轻微磨损往往发生在磨合阶段。但是，进入正常磨损阶段这种磨损就渐渐停止了，当由正常磨损进入到严重磨损阶段的初期，齿面就会发生较严重的擦伤和划伤。继续发展下去将导致胶合以至完全烧结。由于运转条件不同，齿轮的润滑状态也不同。润滑状态对齿轮的磨损有重要影响。由于采煤机齿轮传动的工况，目前已推广使用极压齿轮油润滑。为确保采煤机设备的可靠性运行，采煤机齿轮传动装置的检测已形成规范化管理。

②滚动轴承

就滚动轴承而言，其在工作中有接触面疲劳造成工作表面的损伤，还有其他磨损形式造成轴承间隙过大，后者有粘附磨损、磨粒磨损。滚动轴承中的磨粒磨损往往是由于润滑剂不清洁或密封不良引起的。微小颗粒严重影响机器零部件寿命，污染物中的颗粒成为磨损及疲劳破坏的原因。改善润滑剂的过滤和密封，可以防止滚动轴承过度的磨粒磨损。通过提高润滑油清洁度水平可很大地延长轴承寿命，改进润滑油清洁度管理，可大幅减少机器停转次数，减少更换轴承费用、修理费用等。

③联接的磨损

两固定表面间，有微小振幅的相对运动时，也会出现磨损，称为微动磨损。由于大多数机械在储存、运输和操作中都会遇到振动，而振幅很小的振动诱发产生磨损。因此在过盈配合联接、轴毅联接和螺栓联接中，微动磨损是常见的现象。影响微动磨损的因素有:振幅、频率、介质、湿度和载荷。在联接中往往振幅与载荷是相关的，可以通过调整联接中的压力减少微动磨损量。防止产生微动磨损的方法主要有:一是设法使接触表面不产生相对振动，选用适当的配合材料;二是尽可能使接触表面不发生氧化。

3、润滑是降低摩擦，减少磨损最有效的方法

润滑就是用润滑剂减少(或控制)两摩擦表面之间的摩擦力或其他形式的表面破坏的作用。由于摩擦副表面间润滑剂的存在，可减少或消除其直接接触，从而减少摩擦，降低磨损，延长机械设备的使用寿命。此外，润滑剂还具有防止表面腐蚀、降低摩擦表面温度、冲洗磨屑或污物、密封和减震等辅助功能。润滑方法多种多样，按所采用的润滑剂进行分类，分为:油润滑、脂润滑、固体润滑、气体润滑。

二、液压传动系统的磨损

煤矿机械工作中，周围环境恶劣，设备受冲击大，液压元件的磨损较为严重。为了改善和控制元件的磨损，提高液压系统工作的可靠性和延长元件的使用寿命，对矿山机械液压系统的摩擦磨损的分析十分重要。

1、液压系统的磨损情况

磨损是导致液压和润滑元件失效的重要原因，伴随磨损的逐渐加剧，液压元件的效率下降，性能劣化，最终导致完全失效。特别是由于颗粒污染物的参与，将使磨损更为加剧。实践证明，液压设备的土作可靠性和寿命与土作介质的污染状况有密切关系。根据国内外的统计资料，液压和润滑系统中70%以上的故障是由于污染造成的。随着液压设备向高速、高压和高精度方向发展，污染造成的危害更加突出。实际液压系统中的污染物质主要有固体颗粒、水、空气、化学物质和微生物等。在各类污染物中，固体颗粒污染物是液压和润滑系统中最普遍，而且危害作用最大的污染物。

2、减少磨损的措施

采煤机液压系统在工作中，由于井下恶劣的环境条件、液压元件对油液的污染又十分敏感，污染物引起的磨损则十分突出，又非常严重。因此，本文着重分析总结一些降低和控制液压系统污染物的措施。降低和控制液压系统污染物，需要从液压设备设计制造、加工、安装、运行、维护等方面入手，通过对污物控制措施，使液压系统的污染程度保持在系统关键元件的污染耐受度之内，从而达到了合理平衡，以保证系统元件工作可靠，运行经济合理。提高液压元件污染寿命和工作可靠性的途径有两条:提高元件的污染耐受度;降低油液污染度。◆

参考文献：

[1] 李晓豁. 采煤机和掘进机截齿的失效分析[J]矿山机械, 1999,(08) .

[2] 牒峰. 机械设备磨损规律的探讨[J]中国钼业, 2000,(01) .