摘要:掘進(jìn)機(jī)是在采礦工程中較為常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備,但是在具體的工作過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)截齒失效的現(xiàn)象,給整個(gè)工程帶來(lái)一定的影響。要想找到截齒失效的原因就要對(duì)截齒失效的形式進(jìn)行具體的研究。同時(shí)要對(duì)截齒出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行有效地解決,才能降低截齒的損耗,提高其工作效率。
掘進(jìn)機(jī)在很多工程中都要有所應(yīng)用,特別是工作強(qiáng)度較大的工程中。如煤礦的開(kāi)次、鐵路的修建以及隧道的施工等等。在進(jìn)行具體的工作過(guò)程中,承受的應(yīng)力最大的是截齒。同時(shí)在煤巖中還會(huì)遇到質(zhì)地較硬的石頭,這些都給截齒造成很大的破壞作用。截齒在高負(fù)荷的工作中會(huì)出現(xiàn)大面積的升溫現(xiàn)象,高溫會(huì)對(duì)截齒的材料產(chǎn)生軟化,使其變形,進(jìn)而失效。所以,就目前來(lái)說(shuō),找到截齒最終失效的主要原因,并且從根本上進(jìn)行克服和改善,就可以在一定程度上延長(zhǎng)截齒的使用壽命,保證正常的工作。
1截齒主要的失效形式
1.1截齒的磨損
無(wú)論截齒有多么的銳利,如果截割的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)發(fā)頓的現(xiàn)象。同時(shí)截齒和巖石之間要不停的摩擦,這就會(huì)使得截齒受損。如果截齒受損,截割的面積就會(huì)增大,提高了截割的阻力,進(jìn)而增加了截割時(shí)的粉塵量。特別是鎬形齒,對(duì)于這種截齒的設(shè)計(jì)、制造和安裝等各個(gè)方面都要進(jìn)行合理地操作,這樣才能確保齒間的鋒利度,如果產(chǎn)生磨損也是均勻的,保證截齒的使用壽命就變得很輕松。
截齒在設(shè)計(jì)的過(guò)程中回用較為先進(jìn)的材料來(lái)制成,在進(jìn)行作業(yè)中,會(huì)產(chǎn)生幾百度的高溫,但是一旦停止工作溫度就降低,在這樣高溫與低溫的循環(huán)中使得截齒發(fā)生了磨損,并且硬度大大降低。當(dāng)然,對(duì)于不同的地質(zhì)來(lái)說(shuō),地下的礦物質(zhì)不同,對(duì)于截齒的磨損程度也不盡相同。有些是由于劫持的磨損而產(chǎn)生截齒的失效,有些則是因?yàn)楹辖痤^丟失,桿斷等因素使得截齒失效。
1.2刀頭脫落
除了截齒的磨損外,另外一個(gè)較為常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題就是刀頭脫落。刀頭脫落就是鎬形齒的合金頭脫落,產(chǎn)生脫落的主要原因有很多:如,焊接質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題,如果焊接處有雜質(zhì)就會(huì)使得焊接不夠牢固;截齒在受到高強(qiáng)度負(fù)荷的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的沖擊,長(zhǎng)此以往就會(huì)使得合金頭脫落。當(dāng)合金頭脫落后,如果沒(méi)有及時(shí)地發(fā)現(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)直接用截齒齒身來(lái)進(jìn)行截割,這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦阻力,對(duì)于齒身的磨損程度也很大,也會(huì)加速截齒的失效。
1.3刀頭碎裂
刀頭在工作的過(guò)程中直接接觸煤巖,而且,經(jīng)常處于高壓狀態(tài)。在較高的負(fù)荷下就會(huì)提高應(yīng)壓力,如果遇到較為堅(jiān)硬的礦料時(shí)就會(huì)出現(xiàn)承受力不夠的問(wèn)題,一旦超過(guò)合金的強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)碎裂。增強(qiáng)截齒的磨損,降低了工作效率。
1.4齒身彎曲
齒身彎曲現(xiàn)象的出現(xiàn)也是由于受到較大的外力作用,使得截齒的硬度、工作方式、尺寸等方面發(fā)生了一定的變化,彎曲現(xiàn)象嚴(yán)重。一般發(fā)生齒身彎曲的情況都是在彎矩較大的刀行尺上。如果齒身出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象就不能很好地完成截割的任務(wù),也會(huì)對(duì)工程的進(jìn)度帶來(lái)一定的影響。
1.5齒身折斷
齒身折斷的問(wèn)題一般也發(fā)生在受到較大的應(yīng)壓力時(shí)產(chǎn)生。如果發(fā)生折斷,主要的原因有兩個(gè)方面,一個(gè)是由于齒身的強(qiáng)度不夠,另一個(gè)則是因?yàn)樗艿降膲毫^大,超過(guò)了截齒的承受能力。一旦發(fā)生齒身斷裂就會(huì)出現(xiàn)截齒的失效。
1.6截齒丟失
截齒丟失毋庸置疑就是因?yàn)榻佚X沒(méi)有固定好或是裝置受到了一定的磨損引起的。在工作中,截齒發(fā)生丟失的現(xiàn)行較為常見(jiàn),其后果也較為嚴(yán)重,相關(guān)的工作的人員要加強(qiáng)對(duì)截齒的保護(hù),避免此類問(wèn)題的頻出。
各種截齒的失效形式所占比例不同,依重輕程度的次序分別為:磨損、刀頭脫落、齒身折斷、齒身彎曲。約有50%的截齒失效是由磨損造成的。
2對(duì)策分析
根據(jù)上述分析的截齒失效形式,我們可以采取相應(yīng)的解決方法,盡可能的減少齒輪的失效,提高掘進(jìn)機(jī)工作效率。
2.1正確地選用截齒的類型鎬形齒適用于層理、節(jié)理發(fā)達(dá)或含夾石的脆性煤巖,而刀形齒適用于截割堅(jiān)韌以及層理和節(jié)理不發(fā)達(dá)的煤巖。
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影響截齒的質(zhì)量和壽命的主要原因是截齒的幾何參數(shù)和排列方式
截齒的截割阻力、軸向力等方面的問(wèn)題都受到幾何參數(shù)的影響。而且截齒排列的方式不同,截割的狀態(tài)也不同。所以要根據(jù)不同的煤巖性質(zhì)采用不同的排列方式,盡量采用較為合理的排列方式,這樣才能有效地提高截齒的可靠性和掘進(jìn)機(jī)的工作效率。
2.4提高截齒的制造質(zhì)量
截齒的制造質(zhì)量對(duì)截齒的失效有重要影響。從制造工藝上,截齒與齒座配合是否恰當(dāng)、間隙大小、合金與齒體焊接質(zhì)量等方面,都要注意保證截齒的制造質(zhì)量。合理選擇截齒的尺寸公差的精度,使固定件物理機(jī)械性能滿足要求,截齒才能固定,防止丟齒。
2.5合理地選擇材料及熱處理工藝
一種截齒在特殊設(shè)計(jì)的碳化鎢表面鑲多晶金鋼石,壽命比普通碳化鎢截齒有明顯提高。由于截齒在截割煤巖時(shí)承受高壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和沖擊負(fù)荷,因此,在保證截齒表面足夠的耐磨性的同時(shí),要注意截齒材料的韌性,以提高截齒的綜合機(jī)械化性能,延長(zhǎng)截齒的使用壽命。
2.6正確使用截齒
一種截齒滿足一定的截割參數(shù)和特定煤巖要求的,如果把適用于較軟煤巖的截齒用于截割較硬巖石,必然加劇截齒的破壞。另外,在工作過(guò)程中隨時(shí)注意工作機(jī)構(gòu)上截齒的狀態(tài),以免加重相鄰截齒的負(fù)擔(dān),及時(shí)更換磨損的截齒、時(shí)添補(bǔ)丟失的截齒,以保證截齒的正常使用。
2.7嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求
保證截齒與齒座之間的配合。確保截齒在齒座中能自由轉(zhuǎn)動(dòng).避免偏磨現(xiàn)象的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)自磨刃功能,保持刀齒的銳利,此時(shí)截齒的磨損為正常的均勻磨損。處于良好的截割狀態(tài)。
2.8采用先進(jìn)的釬焊及熱處理技術(shù)
截齒的釬焊及熱處理下藝是保證截齒質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)截齒的生產(chǎn)工藝為:齒體加工成形一清洗一中頻感應(yīng)加熱釬焊硬質(zhì)合金頭一硝鹽等溫淬火一回火一噴砂,即截齒釬焊后,冷卻到室溫.再將截齒加熱到850-880℃,然后投入淬火介質(zhì)中。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,截齒在具體的工作中會(huì)出現(xiàn)一定的失效現(xiàn)象,主要的原因是由于高強(qiáng)度的磨損造成的。但是對(duì)于不同的地質(zhì)來(lái)說(shuō),形成磨損的情況也有差異。只有對(duì)截齒磨損的原因進(jìn)行深入分析,并且采取一定的方式進(jìn)行解決,才能有效地降低截齒的磨損程度,提高其工作效率。我國(guó)的礦井建設(shè)和發(fā)展也會(huì)邁向一個(gè)新臺(tái)階。
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