纵轴式掘进机用镐型截齿的损坏形式及机理分析

纵轴式掘进机用镐型截齿的损坏形式及机理分析

发表时间：2014-12-01T15:59:08.467Z 来源：《价值工程》2014年第6月下旬供稿作者：徐洪雨

[导读] 截齿过度磨损造成的其它不正常损坏截齿损坏后若不及时检查更换将会造成齿身过度磨损，如图1 中的2 号截齿。

Form and Mechanism Analysis of the Longitudinal Roadheader Damaged Picks

徐洪雨XU Hong-yu曰刘海华LIU Hai-hua曰王想WANG Xiang（神华神东煤炭集团锦界煤矿综采三队，榆林719319）（Shenhua Shendong Coal Group Jinjie Coal Mine Fully-mechanized Mining No.3 Team，Yulin 719319，China）

摘要院为了研究纵轴式掘进机用截齿的损坏形式及机理，现场收集了典型的损坏截齿，从截线距、截齿工作角度的设计、截割头现场管理维护等方面对其造成的损坏形式及机理进行了分析。分析表明，截齿的非正常损坏一般不是由单一因素造成，主要由截齿布置参数、使用管理、地质条件等因素综合作用的结果。最后针对布置截齿时处理截齿座干涉问题及解决方法提出了建议。这些对如何提高截齿及截割头的使用寿命具有指导意义。

Abstract: In order to research the form and mechanism analysis of the longitudinal roadheader picks damaged, several typical damagedpicks were collected, the damaged form and mechanism of the picks were analyzed. From the aspects of picks layout, design of the workingangle, and management and maintenance on-scene of the cutting head, the form and mechanism of the damage picks were analyzed. Theanalysis results show that picks unusual damage is the result of the combined effects of the picks layout parameters, maintenance andmanagement and geological conditions, rather than a single factor causing. Finally, the interference problems of picks layout and solutionswere introduced. They have significance to how to improve the service life of pick and cutting head.

关键词院纵轴式掘进机；截齿；损坏形式；损坏机理Key words: longitudinal roadheader；picks；damaged form；damaged mechanism中图分类号院U455.3+1 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）18-0031-020

引言纵轴式掘进机是靠安装在工作机构上的镐型截齿进行截割破落煤岩，作为耗材，截齿的不正常损坏一方面将造成经济损失，另一方面也会增加掘进机产尘量[1]，严重影响工人的健康和机器的正常使用。文献[2]对截齿的失效形式进行了总结，并从截齿制造、设计、选型等方面分析了截齿的损坏原因，最后给出了提高截齿使用寿命的建议；文献[3]从镐型截齿破岩机理入手，研究了镐型截齿合金头的几何尺寸及截齿布置时截槽间距，对镐型截齿的设计选型提供了一定的理论支撑；文献[4]-[5]从截齿加工制造工艺、材料等方面阐述了提高截齿使用寿命的途径。从截线距、截齿工作角度设计、现场截割头使用管理等方面系统的分析研究截齿损坏形式和机理还鲜有报道。本文将结合典型的几种现场损坏的截齿，分析研究截齿的损坏形式及机理。

1 现场使用管理不规范造成的截齿损坏形式镐型截齿主要由合金头和齿身组成，合金头主要用于压入煤岩，焊接合金头的齿身部分裸露在外面主要用于支撑合金头截割破落煤岩，由于合金头及裸露在外面的齿身都会与煤岩接触，因此会造成各种损伤。掘进机使用工况较为恶劣，其不仅面对复杂多变的地质条件，还包括水（主要是降尘、电机、液压系统冷却用水、煤岩中的水）对截割头及截齿造成的损害。若现场管理不规范将会使截齿不能在最佳状态下工作，从而造成截齿过快损坏导致失效。如图1 中的2~5 号截齿（1 号截齿为新截齿）。

1.1 截齿偏磨由于纵轴式掘进机具有钻进工况，截齿一般都设计有倾斜角，倾斜角的存在使截齿在截割时产生在齿座中自转的力矩，截齿在工作时自转而使其具有自锐性。但是现场往往会出现截齿与齿座之间锈死、煤岩粉末堵塞等情况造成截齿无法转动，若没有及时检查处理将会使截齿偏磨，如图1 中的2~4 号截齿都有不同程度的偏磨，这样会大大降低镐型截齿的使用寿命。从齿身磨损角度讲，5 号截齿的齿身磨损较为正常，从截齿形状及磨损纹路基本可以断定其在破落煤岩过程中处于转动状态。

1.2 截齿过度磨损造成的其它不正常损坏截齿损坏后若不及时检查更换将会造成齿身过度磨损，如图1 中的2 号截齿。如果截齿磨损过于严重，最终将会磨损齿座使截割头失效。另一方面，一个截齿过渡损坏后使其无法正常截割所在截线的煤岩，若采用一条截线一个截齿的排列方式，这样将会对其两侧的截齿造成很大的压力而产生非正常磨损减短寿命，以此类推，若不及时检查更换损坏截齿将造成连锁反应，最终将导致更多的截齿损坏甚至截割头损坏无法工作。

1.3 截齿丢失掘进机破落煤岩过程中振动较大或者更换截齿时没有更换变形的截齿固定卡圈都有可能使截齿固定失效导致截齿丢失。截齿丢失的后果与某截齿过度磨损基本一致，致使两侧截齿加速磨损形成连锁反应。因此在掘进机开机生产前或者检修时都应检查截割头。

2 截齿质量问题或截割对象造成的截齿损坏形式2.1 合金头脱落或碎裂合金头脱落主要归结为焊接质量问题。若在合金头焊接过程中存在夹砂、微裂纹或者虚焊等问题致使合金头没有牢固的焊接在齿身上，而且截齿在使用过程中受到强大的冲击载荷反复作用，导致缺陷不断扩大，最终使合金头脱落，如图1 中的5 号截齿。

合金头碎裂主要是合金头质量问题或者是截割对象中有较硬的包裹体（如质地较密的黄铁矿）。图1 中的3 号截齿合金头有小块崩落，分析其原因可知：该截齿工作过程中无法转动，造成合金头及齿身偏磨，合金头偏磨后一边变薄，此时遇到较硬的包裹体会致使较薄的位置受到冲击从而小块崩落。

2.2 齿身弯曲或折断齿身的弯曲或者折断主要是截齿的质量问题或者是截齿选型问题。若齿身质量较差，强度不够，在使用过程中受到载荷反复作用后导致其弯曲甚至折断。若选取的截齿与机器的能力及煤岩的硬度不匹配也会造成齿身弯曲或者折断。因此，在遇到这种情况时应分析其原因，针对问题提出解决方案。

3 截线距和截齿工作角度设计不当造成截齿损坏的形式在截割头设计中，若截线距过大，截槽间的煤岩不能完全崩落，对截齿破岩将