提高采煤機截齒可靠性和壽命的途徑

秦勇

摘要： 從截齒的制造質量、材料、幾何形狀和參數等方面，分析截齒的可靠性和壽命的關鍵影響因素。

Abstract: The key factors affecting reliablity and life time of pick are analyzed in this paper based on manufacturing quality, material, geometry, parameters and other aspects.

關鍵詞： 采煤機；截齒；可靠性；改進

Key words: shearer；pick；reliability；improvement

中圖分類號：TD421文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2014）23-0060-02

0引言

在采煤機中，截齒作為截煤工具。在截煤過程中，電動機的絕大部分功率都消耗在截齒上。在采煤機上，可以說截齒是最容易損壞和更換最頻繁的零件，進而在一定程度上影響著噸煤成本。在提高采煤機的生產效率和降低生產成本方面，截齒的質量和工作性能發揮著重要作用。

1截齒的類型

截齒按形狀分為刀形截齒和鎬形截齒，按安裝方向分為徑向截齒和切向截齒。刀形截齒可徑向安裝，也可切向安裝。鎬形截齒只能切向安裝，在齒座中能轉動，可起到均勻磨損，提高耐磨壽命的作用。

截齒上部是齒頭，鑲嵌有硬質合金齒尖；截齒下部是齒柄，裝在齒座之中。

2截齒的失效形式

在實際截割煤巖體的過程中，在交變應力和磨損力的作用下，容易導致截齒發生失效。其失效形式主要表現為：①磨損包圍合金部分的齒體，在一定程度上，當齒體磨損影響到合金的側向分力時，導致合金發生脫落。②在破煤過程中，由于合金頭部強度比較低，進而容易破碎，當合金破碎后，齒體磨損進一步加快。③由于齒體強度比較低，使得齒體容易彎曲變形，進而容易炸裂折斷。④正常磨損合金、齒體。⑤在工作過程中，由于安裝不牢固進而導致齒體丟失。

3提高截齒可靠性和壽命的途徑

3.1 提高截齒的質量

強度、沖擊韌性、抗磨損程度，以及刀頭焊接質量等因素，在一定程度上影響截齒的使用功效。在刀體的選材方面，國內一般選擇35CrMnSiA高強度優質的合金鋼，為了獲得下貝氏體和馬氏體混合組織，采用等溫淬火工藝對這些材料進行處理，使截齒具有較高的強度和塑性，進一步提高其沖擊的韌性。

采用噴丸強化的冷作硬化處理，進一步提高截齒表面的強化層，以及截齒高溫抗疲勞強度和抗腐蝕性能。對于YG11C、YG13C等硬質合金材料來說，其特點是強度和韌性比較高；為確保強度、塑性、潤滑性、耐熱性和良好的焊接性能，通常選用Cu-Zn-Mn的105 和801做銅基釬料。對于銅基釬料的間隙，國外資料一般為0.1~0.15mm，經大量實驗檢驗，最佳間隙通常為0.15~0.3mm，此時接頭處強度最大。弱間隙偏小，增加了材料充填的難度；如果間隙偏大，損壞毛細管作用，導致釬料充填不充分，同時造成母材與填縫釬料的合金化作用消失，這些都會降低接頭處的強度。所以，在焊接過程中，采用選配方法對間隙進行控制。

在截齒制造工藝中，硬質合金頭釬焊在刀身上的質量是很重要的，一些損壞的截齒就是因釬焊質量不高而合金頭被碰掉。焊接是用105號錳銅焊料，釬焊間隙為0.1～0.15mm。英國為了進一步提高釬焊接頭的強度，取間隙更小，使焊接層的最小厚度達0.06mm，所用焊料是含有銅、鋅、鎘、鎳的銀合金，其熔化溫度為630～680°C。

3.2 選擇合理的刀身材料

對于截齒來說，將多晶金鋼石鑲嵌在特殊設計的碳化鎢表面，與普通碳化鎢截齒相比，其壽命明顯提高。在截割煤巖過程中，由于截齒需要承受高壓應力、剪切應力和沖擊負荷等，為了提高截齒的綜合機械化性能，延長截齒的使用壽命，一方面需要確保截齒表面足夠的耐磨性，另一方面需要注意截齒材料的韌性。

3.3 選擇合理的截齒類型

在層理、節理發達或含夾石的脆性煤巖中，可以使用鎬形齒，對于刀形齒來說，主要適用于截割堅韌以及層理和節理不發達的煤巖。在煤質軟和、夾矸少的地方，通常使用齒體硬度高、αk值相應較低的截齒，相反，需要提高材料的塑性和韌性，硬度可以稍微降低一些。

3.4 改進截齒的幾何形狀和參數

對于截齒來說，通常情況下，其幾何參數在一定程度上影響和制約截齒的截割性能和使用壽命。截齒的截割阻力和軸向力受其幾何參數的影響，截齒的排列方式影響截齒的截割狀態。因此，要根據煤巖物理機械性質的實際情況，選擇相應的排列方式。如果排列方式選擇不當，將會直接影響截齒的可靠性。

在實際的截煤過程中，對于韌性煤，鎬形齒與刀形截齒相比，其切削阻力比較大，并且磨損比較快；對于脆性堅硬的煤巖，或者磨蝕性較強的煤巖，鎬形齒與刀形齒相比，由于自身的安裝結構能夠進行自轉，使截齒磨損均勻分布，進而在一定程度上延長了其使用壽命。

有人曾經做過試驗：如圖1所示，當鎬形截齒刀頭圓錐角和安裝分別為75°、50°時，這時的截割阻力最小。

[75°/2][50°]

圖1鎬形截齒結構圖

但是，在使用過程中，如果刀頭太尖，容易破碎，建議圓錐角為85°。通過圖1可以看出，與刀體下部角度相比，包圍刀尖的角度明顯不同，這樣處理的作用是減小與煤體的摩擦。如果此處磨損過大，容易導致刀頭脫落。所以，此處的錐度與大小直徑非常重要，如果設計不合理，容易造成磨損。

3.5 使用大截齒

為提高產量，采煤機的牽引速度明顯增大。為了提高塊煤率和降低煤塵，要求截齒伸長量增加，強度增高。這也是截齒發展的動向，即強力大截齒。

4結束語

綜上所述，截齒尺寸和強度的增大，特別是提高截齒的可靠性和壽命是提高機械采煤經濟效益的根本措施之一，即減少截齒萬噸消耗量。

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