掘进机截齿磨损退化机制分析

孟宪强

摘 要：为了能够对掘进机截齿磨损退化机制进行良好的认识，首先需要对掘进机截齿磨损程度进行精准识别。想要做到对掘进机截齿磨损程度进行识别，首先需要对不同磨损程度的掘进机截齿进行计算机分析，而分析结果表明，掘进机截齿的退化有着一定的机制，这种机制的发现为确定掘进机截齿的最佳维护时间和更换周期提供了相应的依据。

关键词：掘进机;截齿;磨损退化

掘进机，是用于开凿地下巷道的工具。这种机械的结构并不复杂，主要通过行走部分、工作部分、装运部分以及转载部分构成。虽然掘进机结构并不复杂，但掘进机工作环境较为复杂且恶劣，大部分都是在地下完成。而掘进机在进行切割复杂地矿的过程中，掘进机截齿会与煤炭、岩石进行碰撞。这种碰撞会对掘进机截齿造成巨大的震动与冲击，容易对掘进机截齿产生巨大的伤害。如果在掘进机截齿造成损耗后不进行及时更换，不仅仅会影响掘进机工作效率，更会对掘进机本体产生伤害，进而降低工作效率或者造成经济财产损失。

一、掘进机截齿磨损原因的研究

针对掘进机截齿，国内外进行了广泛且专业的研究，张建广学者对掘进机截齿在磨损前后的各项数据进行了分析，例如质量、高度、磨损形态以及温度都进行了分析，最后得出了结论，那就是掘进机截齿的磨损属于颗粒型磨损。掘进机截齿的主要建造材质是硬质合金，这种硬质合金的磨损与在地下剧烈撞击产生的热疲劳有关，掘进机截齿各个部位的磨损形状则是与掘进机的工龄有关。尚慧岭学者对于掘进机截齿磨损后的工作效率进行了精密计算，最后得出结论，当掘进机截齿磨损后，装煤、采煤的状态都会下降。还有学者通过对装载过程中的电信号、振动信号、声纳信号都进行了相关分析，最后得出了关于地下掘进机截齿磨损程度的计算方法，实现了对掘进机截齿磨损程度的识别。以上学者对掘进机截齿的计算与思考，为日后加大掘进机工作效率以及延长掘进机截齿工作寿命提供了重要依据[1]。

二、掘进机截齿损耗原因分析

通过多年的实践维修经验，对掘进机截齿发生故障的统计，对掘进机截齿进行了分析，对于掘进机截齿发生损耗的原因有了相应的了解，通过长期统计结果，掘进机截齿产生磨损的主要原因如下：

（一）掘进机截齿发生磨损产生损耗

掘进机截齿产生损耗主要有两种，第一种磨损原因是掘进机截齿本体产生磨损，第二种磨损原因是掘进机截齿刀头产生磨损。掘进机在地下环境工作，受到这种工作环境的影响，发掘的煤炭带有一定的硬度，同时也带有一定的腐蚀性。煤炭的硬度对于掘进机截齿产生的磨损属于磨料磨损[2]。例如在工作过程中，被尖锐坚硬煤炭划伤。而煤炭中带有的腐蚀性对于掘进机截齿的磨损属于化学性磨损，例如被煤炭腐蚀出的坑坑洼洼。虽然掘进机截齿的材质是硬质合金，但国内生产的硬质合金掘进机截齿往往含有少量的杂质。这种杂质的存在让掘进机截齿在工作过程中会产生更大的消耗，这是因为在工作环境中，常常存在着六百度到八百度以上的高温，这种高温会使硬质合金掘进机截齿产生损耗，也正是处于这种原因，国产的掘进机截齿并不如进口的掘进机截齿耐用。

（二）硬质合金刀头出现脱落现象

在掘进机截齿磨损过程中，造成磨损的主要原因还有硬质合金刀头的脱落。而硬质合金刀头脱落的主要原因有，刀头与掘进机截齿之间的焊接质量不好、掘进机截齿偏磨、不断震动带来的反复冲击，这三种原因中，刀头与掘进机截齿之间的焊接质量不好是人为造成的。掘进机截齿是通过硬质合金刀头和齿体两者组合而成的，而具体的组成方式是使用焊接装置将硬质合金刀头焊接到齿体上。而由于有些工人焊接质量一般，再加上两者之间的材质不同，经过地下工作的强力震动后就会导致刀头脱落[3]。

掘进机在进行工作时，掘进机截齿与煤炭或者岩石发生的是圆锥形接触，这种受力方式是对刀头的保护，目的在于受力均匀，减少受力力度。但在煤岩的形状并不均匀，长时间工作会导致刀头温度升高，不规则的岩石在对刀头的磨损过程中会造成磨损程度不均匀，也就是所谓的掘进机截齿偏磨现象。造成偏磨现象后，会导致掘进机截齿受力不均匀，长时间工作后就会导致掘进机截齿碎裂。

由于煤炭的硬度较高，掘进机截齿在工作过程中受到不断的震动，掘进机截齿反复受到巨大的冲击，而在焊接过程中的焊缝一旦硬度不够，就会导致最终的刀头脱落，掘进机截齿碎裂[4]。

三、对掘进机截齿磨损的改善

想要对掘进机截齿磨损的状况得到改善，那么首先需要对掘进机截齿的制造工艺进行改进。以往的焊接方式并不能接受高热，一旦工作时间过程，导致温度过高，就会引发焊缝强度下降的问题。需要对焊接工艺进行改善，使用先进的纤焊方式来对掘进机截齿进行焊接，保证了掘进机截齿强度之外，还能节省人力物力，一次性完成焊接。

而对于掘进机截齿工作方式也需要进行改进，在工作进行前，首先需要对地质情况进行检查。不同的地质情况会产生不同的掘进机截齿工作情况，因此也要使用不同的工作切割速度来进行不同地质情况的切割。在工作过程中需要在定时对掘进机截齿进行检查，防止工作时间过长造成过度热损害或偏磨现象[5]。

结束语：

本文对掘进机截齿的磨损问题提出了自己的分析与想法。从掘进机截齿的设计方法到最终的磨损原因，希望能够通过上文的分析为掘进机截齿磨损原因产生了相应的解决方法。在本文中，掘进机截齿磨损有着较多的原因，这些原因无论是从最初的焊接工艺到最后的偏磨震动效应都有了提及。希望能够通过本文来解决相应的问题，最终延长掘进机截齿的寿命，解决当下的局面。

参考文献

[1] 张强，王禹，王琛淇.基于PNN神经网络的掘进机截齿磨损程度识别研究[J].煤炭科学技术，2019，47（06）：37-44.

[2] 琚少杰.掘进机截齒破岩机理分析及截割试验研究[J].山东煤炭科技，2019（05）：129-131.

[3] 袁一鸣.基于数据融合的掘进机截齿磨损状态监测[J].科技创新导报，2016，13（21）：36-37.

[4] 张强，祁秀，王海舰.基于模糊信息融合的掘进机截齿磨损监测系统[J].广西大学学报（自然科学版），2015，40（05）：1177-1182.

[5] 张景异，李高彩.基于图像处理的对掘进机截齿磨损率的研究[J].工业仪表与自动化装置，2009（01）：22-24.