信息来源:www.syqcjx.com | 发布时间:2020年08月03日
我国目前掘进机种类繁多,型号能有几十种,但基本上都用于煤矿,实现巷道的开拓,发展至今这些掘进机可实现对煤岩硬度f=10的巷道进行掘进。作为掘进机工作机构的截割部,主要由截割电机、减速器、悬臂段和截割头组成。而截割头是掘进机实现破岩的直接部件,其中截齿的磨损、齿座脱落又是施工中常见的问题,如果此部件损坏,将无法实现对煤岩的破碎,整机将无法 正常工作,延误工期。本文就对掘进机在井下试验过程中截割头所出现的故障进行分析,并提出改进措施。
1 主要故障
1.1 磨损
磨损主要表现为两个方面:截齿和齿座磨损以及截割头大端导流板和头体磨损。截齿磨损主要表现为偏磨,齿座磨损主要表面为齿座侧面磨损和两个尖 端出现磨损(此情况普遍);截割头大端磨损主要表现为大端端面整体发亮,且厚度变薄,且头体尺寸变小;导流板磨损主要表现为板厚度变薄,出现尖棱。
1.2 齿座脱落
齿座脱落主要现象为齿座整体从截割头体焊缝处脱落以及截割头体母体被撕裂,见(图3)。其中截割头体焊接处母体撕裂现象很少见到,属于个案,而齿座从焊缝处脱落比较常见,有的焊缝和齿座一起脱落,头体上焊接位置光滑如初;有的只有齿座脱落,焊缝还连接在头体上,形成一个齿窝。
1.3 齿座变形
齿座变形主要现象为齿座断裂以及齿座与截齿贴合面变形。断裂的齿座断裂面一般都位于齿座变截面小圆角处,先是出现细小的裂纹,在使用的过程中逐步扩大,之后断裂;而齿座与截齿贴合面出现凹痕的情况只出现在一个截割头体上。
2 故障分析
2.1 磨损损坏原因分析
截割头作为掘进机直接破碎岩石的部件,其工作环境非常恶劣,既要破碎坚硬的石壁,又要经受井下地下水的侵蚀;尤其是在扫底的工作中,由于端面上方的岩石被破碎后,松散物料堆积于底部,而掘进机设计时截割头须比铲板靠前,反之部分物料难以被装运走,使得截割头长期处于物料与污水混合的污物之中;如果使用转速较高的截割头,其线速度高,在污物中产生摩擦,会使得头体接触污物的表面飞快磨损,尤其是头体大端,线速度高的地方,磨损现象越严重。
截齿的磨损主要是在破碎岩石的过程中产生的,其可以在齿座内转动,但实际使用过程中由于岩粉泥浆的作用,导致截齿被卡死,不能旋转,产生偏磨。井下一般为8小时工作制,在生产班,机组连续运转,如果截齿发生偏磨,齿座就会被磨损,产生侧面磨损。齿座顶端两个圆角磨损情况普遍存在,主要是由于截齿在运动轨迹上不能覆盖这两个点,起不到保护作用,导致在运转过程中被磨损。
2.2 齿座脱落损坏故障分析
从损坏的截割头体表现上看,齿座脱落将母体撕裂的为少数,其原因为母体材质不均匀,存在一定的缺陷,在焊接齿座过程中,由于受焊接温度的影响,这些缺陷处出现应力集中现象,在使用过程中,被无限放大,终导致母体开裂齿座脱落。而焊缝处脱落的齿座其表现为焊缝没有与母体溶为一体,母体材质为低碳钢,焊接时没有采取预热,就会出现将两个零件虚焊到一起现象的发生;而齿座设计不合理,与头体也没有完全贴合,存在一定的缝隙也会造成工作过程中焊缝开裂;在焊接完毕后没有及时进行除应力处理也会导致焊缝开裂。总体来说,齿座脱落的主要原因为焊接工艺制定不合理,在焊前处理、焊接过程中控制以及焊后处理均出现了问题。
2.3 齿座变形损坏故障分析
经了解,发生压溃现象的截割头所焊齿座为锻造件,在成型后直接加工制成,没有进行任何的热处理工艺,机械性能低,尤其是表面硬度。由于截割头为掘进机直接破岩机构,其受冲击力较大,截齿与齿座为间隙配合,因此,截齿与齿座结合面频繁受到冲击力作用,终由于齿座表面的硬度不够而导致压溃。而部分齿座出现断裂则是由于齿座设计时存在过多的变截面,且圆弧过渡角较小,工作过程中应力集中所致。