- 相關(guān)推薦
礦山機械中摩擦磨損分析
【摘要】對礦山機械的摩擦磨損進行了分析。礦山機械工作環(huán)境惡劣，液壓泵的磨損主要是由于油液污染造成的，內(nèi)燃機的磨損主要是由于加工工藝和潤滑油造成。 【關(guān)鍵詞】礦山機械;液壓泵;內(nèi)燃機;摩擦磨損 Analysis on wear of the ore machine YAN Sheng �。–ollege of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining & TechnologyXuzhou221116China） 【Abstract】This paper analyses wear of the ore machine.Due to working in the harsh environment,oil pollution causes the wear of the hydraulic pumps, woring technique and oil pollution causes the wear of the internal-combustion engine. 【Key words】Ore machine;Hydraulic pumps;Internal-combustion engine;Wear by friction 0.前言 機械設備3種主要失效形式是磨蝕、磨損和斷裂，其中磨損造成的經(jīng)濟損失時巨大的。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全球約有1/3~1/2的能源被消耗在摩擦上，轉(zhuǎn)化為熱能，由于摩擦導致的磨損失效占設備損壞的70%~80%，每年損失都在上千億美元。在工況復雜且苛刻的條件下，特別是在高速、高溫、高壓等條件下工作的零件，往往會因其表面磨損而造成零件報廢，導致設備停用，影響人類的生產(chǎn)活動。因此進行材料摩擦磨損的研究意義十分重大。 礦山機械中的提升機、破碎機、穿孔機、洗選和礦山專用起重設備及其一些輔助裝置，應用液壓傳動的較多，且多在井下作業(yè)，周圍環(huán)境惡劣，設備收沖擊和振動大，液壓元件磨損較為嚴重。內(nèi)燃機也是礦山機械中常用的一種動力機構(gòu)，它可以在高溫、高壓和受力比較復雜、還受各種振動的條件下工作。數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)燃機摩擦有50%~60%消耗在缸套-活塞的摩擦副中。改善摩擦磨損，有利于提高系統(tǒng)的使用壽命，本文對礦山機械液壓泵和內(nèi)燃機的摩擦磨損進行了分析和探討。 1.液壓泵的摩擦磨損分析 1.1磨粒磨損 液壓元件兩相互摩擦表面中，微小硬質(zhì)點不斷滑磨較軟材料表面，劃出溝紋，使得液壓泵泄露增大，減小液壓泵的容積效率，造成流量及壓力減小。 在污染的油液中，金屬顆粒約占75%，塵埃約占15%，其他雜質(zhì)約占10%�？梢�，固體顆粒危害最大。顆粒污染物的硬度、破碎強度、形狀、尺寸大小及分布等特性對元件的污染磨損有直接的影響，實驗結(jié)果表明[3]，泵的磨損與顆粒污染物的磨損性有很大關(guān)系，在試驗污染物中煤粉的磨損性最小，淬火鋼粉的磨損性最大。這與摩擦磨損理論是相符合的，材料抵抗磨損主要取決于磨粒硬度和材料表面硬度和耐磨性。 1.2粘著磨損 根據(jù)鮑頓和泰伯提出的粘著-犁溝摩擦理論，在液壓泵的兩表面接觸時，在載荷作用下，某些接觸點的單位壓力很大，發(fā)生塑性變形，這些點將牢固的粘著，使兩表面形成一體，稱為粘著或冷焊。當一表面相對另一表面硬一些，則硬表面的粗糙微凹體頂端將會在較軟表面上產(chǎn)生犁溝。 礦山機械液壓泵往往工作于壓力高、流量大、溫度高，表面形成的潤滑油膜，特別是物理吸附膜和化學反應膜，會在高溫下解附。并且在重載下，將潤滑油膜擠破，使得摩擦表面直接接觸即干摩擦。由表面膜效應知，表面膜的剪切強度小于金屬剪切強度，當表面膜消失時，摩擦系數(shù)迅速增大，使液壓元件表面溫度進一步升高，當溫度很高使材料軟化，導致粘著磨損的發(fā)生。例如，柱塞泵體中的柱塞與缸孔正常工作處于液體潤滑狀態(tài)，當存在制造誤差與安裝誤差時，造成摩擦表面直接接觸，導致粘著磨損的發(fā)生。 1.3氣穴氣屑 油液中的空氣也會引起液壓元件的侵蝕磨損。氣體在油液中的存在形式有兩種：一、氣體溶解在油液中，氣體的溶解度也油液的壓力有關(guān)，氣體隨著油壓增大，溶解增強。二、氣體混雜在液體中。在液壓泵工作過程中，油液壓力發(fā)生不斷地波動，當壓力降低到一定程度，油液中溶解的氣體將會釋放，并在元件壁上形成氣泡，而當壓力增大到大于氣泡內(nèi)的壓力時，氣泡爆破，產(chǎn)生瞬間壓力沖擊，沖擊壓力可以達到幾百兆帕，使液壓元件產(chǎn)生金屬疲勞，金屬表面剝落或出現(xiàn)孔洞。從金屬表面掉下的金屬磨粒進入油液中，造成進一步的磨損。 2.內(nèi)燃機的摩擦磨損分析 2.1磨粒磨損 內(nèi)燃機在井下作業(yè)，由于工況復雜，條件苛刻，加工工藝較差，表面粗糙度較大，在元件回轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生大量的磨粒和磨屑，加之，井下灰塵濃度高，進入氣缸內(nèi)，從而加劇內(nèi)燃機的磨損；燃燒后的殘渣和積碳，對缸套內(nèi)壁和活塞環(huán)表面，產(chǎn)生的微切削、刮傷、壓傷和疲勞破壞，都是材料磨損的主要形式。 工作時，隨著顆粒速度和濃度增加，當缸體內(nèi)壓力增加時，材料表面接觸應力增加，磨粒在兩表面之間來回摩擦，導致磨損增加。磨粒的形態(tài)有球形狀、層狀等，污染顆粒有塵埃、金屬粉、煤屑、石棉纖維、濾器材料、密封材料等。磨粒的形狀、大小和磨屑的成分及含量可用鐵譜法和光譜法進行測量，但使用鐵譜法主要依賴于個人經(jīng)驗和抽取合適的油樣。 2.2粘著磨損 粘著磨損主要發(fā)生于機器的跑和階段，由于表面粗糙度大，實際接觸面積僅有名義接觸面積的0.01%~0.1%，微凸體在強大的壓力下，產(chǎn)生塑性變形并接著產(chǎn)生粘著磨損，磨損率是正常工作的50~100倍，磨去最大峰高度的65%~75%。因此，內(nèi)燃機在跑和階段若磨合不當就會造成嚴重的粘著、膠合并發(fā)生拉缸，使內(nèi)燃機報廢。 為防止擦傷和疲勞磨損，可以對缸體表面進行各種處理，如滲碳、滲碳、PCD、CVD等，增加表面硬度，增強表面耐磨性；為減少磨粒在材料表面磨出溝槽，降低內(nèi)燃機的密合性，可減小發(fā)動機的耗油量。 3.結(jié)束語 礦山機械在實際工作過程中，上述摩擦磨損往往同時發(fā)生，或交替產(chǎn)生，不同機械元件磨損機理不同，需要對各元件做具體的綜合分析。分析機械中的摩擦磨損現(xiàn)象，并有效避免，對于提高機械使用壽命有著重要的意義。■ 【參考文獻】 �。郏保菹闹拘�.液壓系統(tǒng)污染控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992. �。郏玻蓐惣揖�，李文襲.典型機械零部件潤滑理論與實踐[M].北京：中國石化出版社，1994. �。郏常菪祠鱼�.油膜理論與液壓泵和馬達的摩擦副設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1984:1-4. ［４］賈錫印.內(nèi)燃機的潤滑與磨損[M].北京：國防工業(yè)出版社，1988. ［５］孟凡明，張優(yōu)云.運動顆粒對活塞環(huán)潤滑的影響[J].內(nèi)燃機學報，2004，(3)：169-175.
【礦山機械中摩擦磨損分析】相關(guān)文章：
新型摩擦磨損試驗臺設想04-28
機械設備磨料磨損的分析與探討04-30
O’-Sialon-BN復合材料的摩擦磨損性能研究04-27
單螺桿泵定子橡膠的接觸磨損分析04-28
民機縫翼滑軌機構(gòu)磨損分析研究04-27
輪對偏磨過程中磨損行為的研究04-27
卡車離合器從動盤摩擦片磨損過快的七點原因04-27