煤矿镐形截齿的失效形式与对策
采煤机镐形截齿失效形式和强度分析
采煤机镐形截齿失效形式和强度分析摘要：随着我国科学技术的进步，在我国各领域中的应用十分广泛。
针对双滚筒采煤机镐形截齿的失效问题，首先分析了该种截齿的结构和常见失效形式，然后对截齿的受力组成进行了研究，在此基础上，利用ABAQUS有限元软件，分别对正常工况、钎焊松动工况和齿体磨损工况下的截齿应力特点和失效机理进行了研究，并提出了相应的截齿结构优化建议。
关键词：采煤机；截齿；失效；强度引言常用井下工作面煤炭采割设备有螺旋滚筒采煤机和掘进机，由于煤质和生产率等原因，我国煤矿企业广泛采用前者。
螺旋滚筒采煤机的滚筒叶片上沿切向分布着不同数量的镐形截齿，采掘过程中截齿在滚筒带动下旋转并直接楔入煤岩体，使之产生裂纹并成片剥离。
截齿工作环境复杂恶劣，高温、高湿、强振动，极易造成各种形式的截齿失效故障。
据统计，我国煤矿企业每千吨煤炭的截齿消耗量为20个-100个，因此，截齿是滚筒采煤机上消耗量最大的易损件。
同时，由于截齿磨损和失效将造成截割阻力增大，因此截齿的使用情况直接影响采煤机的生产效率、能耗、采煤成本和其它设备的安全性。
本文将对采煤机镐形截齿的受力和不同应用条件下的失效机理等进行研究，为其使用、维护和设计提供有益借鉴。
1镐形截齿的组成及安装对于常见的镐形截齿，硬质合金齿头与齿体通过钎焊连接在一起，齿头部分材质强度高、硬度大，可楔入和劈裂煤岩；齿体部分韧性高，综合力学性能较好，可承受较大冲击；齿座为普通铸钢件，焊接在滚筒端面及圆周上，主要将齿体与齿座联接在一起。
截齿组成与失效形式采煤机截齿分为齿头和齿体两部分，齿头材质为硬度和耐磨性较好的硬质合金，齿体材质为韧性和强度较高的合金钢，齿头与齿体通过钎焊连接。
截齿端部呈锥形，方便对煤岩的楔入;而齿柄部分，根据截齿的不同固定形式其结构分为底端卡圈型、内置卡簧型和摩擦卡簧型3种。
本文将以结构较为简单的底端卡圈型截齿为研究对象，对其截割和失效进行分析研究。
该种截齿直接安装在齿座内，通过底部安装的卡圈进行轴向固定。
镐型截齿失效形式分析及对策
Machinery & Equipmemt︱354︱华东科技镐型截齿失效形式分析及对策王海全（山东能源枣庄矿业（集团）付村煤业有限公司，山东 枣庄 277000）【摘 要】镐型截齿作为煤矿开采的主要工具，其性能除了受到工作环境的影响外还受到本身材料和处理工艺的影响，为此，本文根据目前煤矿截齿的使用情况，分析和指出了截齿的主要失效形式和产生原因，并给出了针对性的改进意见，为镐型截齿的制造工艺选择提供了参考和指导。
【关键词】镐型截齿；材料；工艺随着煤矿机械化生产的不断提高，开采设备截割性能对生产率的影响越发显著，对镐型截齿的一方面，截齿是采煤机主要工作部件之一，在截齿上消耗的能量约占采煤机总耗能的80%，所以截齿性能的好坏直接影响着煤矿工业的能源消耗；另一方面，我国是产煤大国，对采煤机截齿的需求量巨大，由于截齿的非正常损耗，使得煤矿的生产水平和经济效益受到了严重阻碍，因此对截齿的研究具有重要的技术意义和经济价值。
由于地下煤矿煤岩构造复杂，截齿的工作条件十分恶劣，恶劣的工作环境对截齿提出了更高的性能要求。
影响截齿性能的主要因素有两个方面：一方面是截齿的结构参数，另一方面是截齿的制造工艺。
本文根据目前镐型截齿在煤矿中的使用情况，指出了镐型截齿的主要失效形式和原因，。
1 镐型截齿主要失效形式及其原因采煤机镐型截齿主要由齿座、齿靴和齿刀组成，通常情况下所说的截齿就是指齿刀部分（本文亦然）。
镐型截齿主要由齿身和合金头组成，其主要失效形式有：截齿磨损、合金头脱落 、合金头破损 、齿身弯曲、齿身折断和截齿丢失。
产生这些失效形式的主要原因如下文所述：1.1 截齿磨损一方面，截齿在工作状况下必然与煤岩产生摩擦，摩擦必然导致截齿的损耗，随着工作时间的增加，本来锐利的截齿变钝，最后导致磨损；另一方面，截齿工作时与煤岩产生的摩擦热，使截齿产生回火效应，由于截齿作周期截割运动，使得截齿产生周期性回火，这种回火效应降低了截齿硬度，加剧了截齿的磨损。
采煤机和掘进机截齿的失效分析及对策
采煤机和掘进机截齿的失效分析及对策1、截齿的失效分析截齿在截割煤岩时承受高的压应力、剪切应力和冲击负荷，煤的硬度虽不很高，但其中经常会遇到煤矸石等硬的矿料，并且在采煤和凿岩过程中，截齿还有升温问题，导致齿顶材质软化，加速了截齿的失效过程。
1．1刀头脱落当截齿磨损到一定程度后，其齿尖的硬质合金(刀形齿为合金片，镐形齿为合金头)将脱落。
刀头脱落的原因主要有2个方面：(1)钎焊质量问题，如焊接处存在夹砂、微裂纹以及虚焊等缺陷；(2)截齿在截到煤岩时承受的强大冲击负荷，致使缺陷产生应力集中，反复的冲击，必然导致合金刀头的松动，直致脱落。
脱落硬质合金刀头的截齿已经完全失效。
1．2刀头碎裂(崩刃)截齿截割煤岩时在冲击载荷的作用下，刀头处于高压应力状态。
若遇到煤岩中坚硬的矿料，在齿刃与煤岩接触不良处承受高的剪应力，处于拉应力状态，当拉应力超过合金的强度极限时即发生碎裂，对于刀形齿来说表现为合金片的断裂，而镐形齿为镶嵌刀尖的折断。
合金刀头碎裂一崩刃后，截齿缺乏锐利的合金齿尖，使截割阻力剧增，直接影响生产效率的提高，且加剧了截齿的磨损。
1．3截齿的磨损(1)磨粒磨损截齿在工作过程中，磨粒(煤矸石等)与截齿表面间产生较大的压应力，带有锐利棱角并具有合适的迎角的磨粒能切削截齿表面形成显微切削；如果磨粒不够尖锐或刺入截齿表面角度不适当，则在截齿表面挤出犁沟，随着截齿工作时间的延长，磨粒反复对截齿表面推挤，产生严重的塑性变形流动，使得表面下层塑性发生相互作用，导致塑变区内位错密度增加，变形材料表面产生裂纹，裂纹扩展，截齿表面形成薄片状磨屑。
而且煤层中存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应而造成表面材料腐蚀，机械性能下降，并使表层金属与基体材料结合力降低，加快了截齿材料表层的磨损。
(2)热疲劳磨损截齿在截割煤岩时，承受高的间歇式的冲击载荷，为了分析其对截齿表层的破坏，可将冲击载荷分解成法向力和切向力。
法向力和切向力通过接触点作用传递到截齿次表层，在这些力的作用下，截齿表面上较硬的微凸点将变形，反复挤压导致附近软表面产生塑性流动并在截齿亚表面层形成积累。
关于采煤机截齿失效的研究
关于采煤机截齿失效的研究
杨 群
（ 淮南矿业集团潘一矿 。 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １）
载荷的作用 ，还会和煤层 中的腐蚀介质发生复杂的化学反应，因此 对材料 的要求较高 ，既要有 良好的耐磨性还要有优异的抗冲击性和 耐腐蚀性 。优质合金 结构钢 ，￣ Ｉ ３ ４ ０ Ｃ ｒ Ｎ ｉ Ｍ ｏ 、４ ２ Ｃ ｒ Ｍ ｏ 、３ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ ｓ ｉ 等具 有 良好锻造性能 ，可 以用作齿身材料 ； ２ ． ２改进截齿齿体与齿头的复合形式 传统 的截齿 采用 钎焊 工艺 ， 存在 齿体 与 齿头 的硬度 梯度 较大 （ Ｈ Ｒ Ｃ ３ ０ ￣７ ０ ） 和钎焊焊缝 强度低等缺 陷。采用镶铸工 艺， 刀头硬质合 金与截 齿体 产生熔合 层， 解 决了硬质合 金与截 齿体 间的联接 问题， 大 大提高了固接强度 ， 而 且铸钢往 往具 有二次硬 化效 应， 在保持齿 头高 硬度的同时， 基体 具有较高冲击韧性， 能够满足整体性能要求。 ２ ． ３优化截齿的安装角度 截齿的安装角度对采煤机截割性能的优劣有着重要的影响，安 装角一般为 ：冲击角、倾斜角和歪斜角 。只有端盘截齿才有倾斜角 和歪斜角，并且随着其 自身而变化。冲击角在滚筒上是一定的 ，国 内采煤机的冲击角一般为４ ０ ￣５ ０ 。 。刘送永研究不 同的安装角度对 滚筒截割性能的影响 ，得 出随着截齿冲击角 的增大 ，截齿 的截割阻 力将 以指数形式减小 ：而 随着截齿倾斜角、歪斜角 的增大 ，截割 阻 力增大 ，磨损加剧 的结论 。姚宝恒等通过镐形截齿 的截割试验 ，得 出在截割深度一定 时，增大安装角 ，可 以减小截割 阻力 ，但安装角 不能过大 。 ‘ ２ ． ４合理地选择截齿的几何参数和排列方式。 截齿 的几何参数对截 齿的截 割性 能和寿命 影响很大。几何参数 选择直接影 响截 齿的截割 阻力 、轴 向力 大小 。截齿排 列方 式对 工作 机构的截 割状态 有重要影 响， 对 不同物理机械 性质 的煤岩 ， 应选择不 同的排列方式， 设计不当， 则截 齿的可靠 性将 显著地降低。齿身寿命 与煤层 中坚硬 成分的含量和作用载荷 有很大关系 ， 而载荷大 小取决 于截割参数 ， 在高载荷 的切 削条 件下， 齿身寿 命急剧下 降， 比其磨损 寿命还要低。 ２ ． ５正确使用截齿 每一种截齿， 是满足一定的截割参数和特定煤岩要求的， 如果把 适用于较软煤岩的截齿 用于截割较硬岩石， 必然加剧截齿的破坏 。 超 出设计截割参数使用截齿， 也必然引起截齿过早失效， 如果工作时牵 引速 度过大， 使截割 厚度 超过截齿伸 出长度 ， 就会导致齿 座触煤， 整 个截齿连 同齿座都处于截割状态， 将加剧全齿磨损， 而且因载荷过大， 易引起弯齿 、断齿现象 。镐形齿适用于层理 、节理发达或含夹石 的 脆性煤岩， 而刀形齿适用于截割坚韧 以及 层理和节理不发达 的煤岩 。 同时在煤质软和夹矸 少的地方， 使 用齿体硬度 高些 （ ￣ Ｉ ［ ３ Ｈ Ｒ Ｃ ５ ２ ） ， Ａ ｋ 值 相应低些 的截齿 ， 相反， 则应考虑提 高材料 的塑性和 韧性， 稍微 降低
浅析煤矿机械中齿轮失效形式及对策
（ 塑 性 流 动 ４）
塑 性 流 动 可 以分 为 塑 性 变 形 、起 波 纹 和 起 皱 三 种 类 型 。塑性 变 形 指 的是 轮 齿较 软 齿部 分 金 属 的塑 性 变形 ， 严 重 时会 出现 飞 边 、 顶 变 圆 ， 成 主 动 齿 轮 和被 动齿 轮 的 齿 造
齿 面 失 去 正 确 的 齿 形 ； 起 波 纹 是 指 在 齿 面 上 形 成 外 观 呈
设 计 时 ， 然 沿用 传 统 的方 式 ， 有 充 分 考 虑 不 同煤 矿机 仍 没 械 的 实 际 工 况 和使 用条 件 ，缺 乏 具 有 针 对 性 的科 研 和 实 验 ，那 么设 计 出来 的齿 轮 的参 数 和 技 术 要 求 就 难 以满 足 煤 矿 生 产 机 械 化 的要 求 。 以齿 轮 接 触 疲 劳 强度 的分 析计 算 为 例 ， 果 沿用 传 统 的设 计 参 数 ， 煤 机 和 刮 板输 送机 如 采
不 到技术要求 ， 者漏油 、 油 ， 或 缺 以及 不 能 定 期 清 洗 减 速
（ 齿 轮安 装 。要 正 确 调整 齿 轮 两轴 间 的垂 直度 平 行 ５）
度 ， 避免 出现 间 隙 过 大 、 小 、 斜 等 问题 ， 齿 轮 的 啮 合 过 扭 使
间隙 合 适 ， 而不 易 发 生齿 轮 断齿 ， 从 以及 齿 面 局 部受 损 。
鱼鳞 状 的 波纹 ， 纹 方 向与 滑 动方 向垂直 。多见 于 表 面淬 波 火 的 小齿 轮 上 。起 皱 是 指 齿 面 出 现呈 人 字 形 或 鱼 尾 状 的 皱纹 ， 纹 沿 滑动 方 向 。 皱 （ ） 裂 ５断 断裂 意 味着 齿 轮 彻 底 失 去 效 用 ，根 据 产 生 断 裂 的 原 因 ， 以将 断 裂 分 为疲 劳 断 裂 、 损 断 裂 、 负 荷 断裂 、 可 磨 超 磨 故 障率 较高 ， 修 成本 较 高 。 维
煤矿镐型截齿的损坏形式与解决方案
煤矿镐型截齿的损坏形式与解决方案镐形截齿是采煤机、掘进机的主要配件之一，在采煤及巷道掘进的过程中因为损耗严重，也被称为煤矿“易损件〞。
其性能好坏直接影响采煤机、掘进机生产能力的发挥，及其他相关零部件的使用寿命。
既然是煤矿易损件，那么镐形截齿的破坏和消耗量必然是巨大的。
在什么情况下，因为什么原因，镐形截齿会受到损耗呢.其损坏形式又有哪些呢.下面XX艾德为您具体介绍！1、截齿磨损镐形截齿随着截割时间的增加和煤岩的摩擦 ,导致齿尖变钝 ,出现磨损。
磨损后的截齿 ,切削局部的面积增大,使截割阻力增加 ,截齿强度降低 ,影响截齿质量。
怎么解决磨损的问题呢.对于镐形截齿 ,如果设计、制造和安装合理 ,可实现自磨刃性 ,就能够保持齿尖的锐利。
这时截齿出现的磨损为均匀磨损 ,截齿使用寿命就会很长。
2、合金头脱落当截齿磨损到一定程度后 ,其齿尖的硬质合金头将脱落。
合金脱落后 ,截齿利用齿身截割 ,阻力大 ,磨损严重 ,加速截齿的破坏。
如果要保证合金头在作业过程中不脱落，一方面要解决合金头材质的问题。
选择价格更高、材质更好的硬质合金，有利于合金头寿命的延长。
另一方面，通过在齿头部位堆焊耐磨层的方式，来增大合金头的支撑力，防止合金头脱落。
3、齿体弯曲与折断由于截齿的构造尺寸、刚度、布置方式等方面的原因 ,当截齿承受很大的外力时，截齿齿体出现弯曲、甚至折断的情况。
解决这个问题，需采用更好质量的截齿齿体材质，如42CrMo。
同时优化热处理工艺、保证截齿锻件的质量，以防止齿体的弯曲和折断。
4、截齿丧失在实际使用过程中 ,截齿的丧失现象也是普遍存在的问题。
截齿丧失的主要原因在于 :截齿固定不可靠或固定装置磨损等等。
这个问题很好解决，只要加强截齿的固定装置，同时操作人员多多细心观察，就能减少截齿丧失的问题发生。
通过上面的介绍，相信大家对截齿有了一定的了解，希望以上的介绍能对您有所帮助！。
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。
煤矿机械传动齿轮失效形式及优化分析
煤矿机械传动齿轮失效形式及优化分析摘要：近些年来，煤矿资源开采过程所采用的现代化技术的水平在不断的提升，煤炭的开采变得越来越机械化、现代化。
为了进一步提高煤炭开采的效率，企业在煤炭开采所需机械设备中的投入也进一步加大，主要是煤炭开采设备的研发以及建设投入。
在此过程中，煤炭开采的现代化以及机械化也对煤炭开采设备的优良程度提出了更高的要求，而齿轮是煤矿开采设备的重要传动部件，在设备使用过程中，特别容易发生齿轮失效这一现象，这使得煤炭资源的开采效率有所下降。
为了进一步提高煤炭资源的开采效率，提升开采的质量，需要对齿轮失效这一问题展开研究。
关键词：煤矿机械；传动齿轮；失效形式；优化1煤矿机械设备传动齿轮失效形式1.1齿面疲劳煤矿机械传动齿轮的表面损伤是齿面疲劳，可分为齿面疲劳损伤和齿面点蚀。
疲劳磨损是指煤矿机械设备由于长期运行而产生的磨损和损伤，如落齿面上有大量颗粒物，多数疲劳磨损发生在硬齿面和表面淬火齿轮上；齿面点蚀是指煤矿机械传动齿轮在工作过程中，齿面与高强度的接触。
煤矿机械传动齿轮因接触应力超过正常值而超载，导致齿轮出现裂纹。
通常，裂纹的最早部分是齿轮的节线。
由于齿面应力大，连续作用于齿轮的节线，使叶片状金属落在齿面上，进而损坏齿廓。
1.2齿轮胶合采煤机械设备在高强度工作过程中，传动齿轮在运作过程时，润滑油或者是机油应用是必不可少的，而这些润滑油或者是机油，会出现在两个齿轮的接触面上，在接触面上可能会出现油膜的挤压以及油膜的破损。
这可能会最终导致两个传动齿轮粘合到一起，在之后的运作过程当中，这种粘合可能会被反作用力所破坏，虽说两个传动齿轮不再粘合，但是传动齿轮遭到破坏后，会最终在传统齿轮的金属表面产生一定的划痕。
这样的过程的积累，也会最终导致传动齿轮的失效。
若在采煤过程当中，传动齿轮运作过程当中，采煤设备的管理人员或者是采煤人员，在使用设备过程当中使用错误的润滑剂，或者是没有采用正确的方法使用润滑剂，而在设备使用过程当中，齿轮又受到过大的外界负荷的话，那么齿合区所受到的温度将会得到进一步的上升，而温度的上升会使得齿合区受到严重的破坏。
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所示 ．
２ １ 抗磨 材料 表面 包复技 术 ．
图 ２中硬质 合 金 刀 头支 承 座 ３由具有 高 硬度
和高抗磨性金属材料制造 ， 热处理后具有较高的硬
通常是将硬质合金 附近的齿体外围车削掉 １
毫米左右然后采用耐磨焊条并使用 电弧焊接的方 法将车削掉的部分填平形成一圈抗磨材料包复层 ， （ 目前也有使用等离子焊接技术来形成包复层 ） ，
一
１ 截齿主要失效 形式及原 因 －】 ４
截齿在截割煤岩时承受很高的剪应力、 压应力
为 Ｈ Ｃ ５ 左 右 ， 硬 质 合 金 刀 头 硬 度 一 般 为 Ｒ４ 而 Ｈ Ｃ０以上 ， 于二 者 的硬 度 和耐 磨 性 有着 巨大 Ｒ７ 由
和冲击负荷 ， 经常会遇到煤矸石等较硬的矿料 ， 切 割过程中会产生剧烈的摩擦和局部高温 ， 因此截齿
易崩碎剥离 ， 另外 由于焊层较薄抗磨程度有限（ 由 于结构尺寸限制无法将包复层做得很厚否则会影 响到硬质合金刀头的支承强度） 因此对 于提高截 ， 齿使用寿命 尚未达到理想的程度．
２２ 表面渗 入技 术 ．
［ ］ 唐晓敏 ， ２ 张平 ， 贵轩．采煤机 截齿失效研 究与实践 ［］煤 李 Ｊ．
文章编号 ： ０ — ４ ２ ２ １ ）５ ０ １ ０ １ ８ １０ （０ １ ０ — ７０－ ３ ０
煤 矿镐 形截 齿 的失效 形式 与 对 策①
李乔非 沈大东 吴书琴 黄大军２ ， ， ，
（． １ 佳木斯大学 ． 黑龙江 佳 木斯 １ ０ ７；． ５ ０ ２ 龙煤集团双鸭山分公司双 阳煤矿 。 ４ 黑龙江 双鸭山 １５ ０ ） ５１ ０
现的失效形式也有略有不同， 但总体上大都以磨损 失效为主． 一般情况下软质煤或夹矸少的煤矿磨损
失效的比例较硬质煤或夹矸多的煤矿更高一些．
除前述过度磨损导致硬质合金刀头脱落外 ， 另
还有两个方面的原 因也可以导致硬质合金刀头脱
落 ： １钎焊质量有 问题 ， 焊缝充盈不足存在气 （） 如 泡， 焊缝处存在夹杂、 微裂纹 以及虚焊等较严重缺
材质本身缺陷或热处理工艺不 当等原因导致局部 齿体强度不足 ， 当截齿截割坚硬岩石或包裹体夹杂
物时载荷过大超过 了齿体许用强度则易在此部位
１齿 体 ２ 焊 缝 ３ 硬 质 合金 刀 头 支 承 座 ４ 硬质 合 金 刀 头 ． ． ． ．
发生折断或弯曲变形． ２ 沿齿体 中部区域折断或 （）
① 收稿 １ ：０ １－０ ３ ３期 ２ １ ８— １ 基金项 目：国家专利 （０ ７ ０４ ７ ． ． ２ ０ １ １４ ９ ）
作者简介： 李乔非（１５ ９４一）， ， 男 黑龙江牡丹江人 ， 高级工程师
第 ５期
李乔非 ， ： 等 煤矿镐形截齿的失效形式与对策
７１ ｌ
损前 、 后的外轮廓形状 ） 这是截齿磨损失效 的最主 要原因 ， 也是造成硬质合金刀头利用率低及截齿使
型方法、 硬质合金的钎 焊材料及工艺、 热处理工艺 等， 在提高体头部硬度和耐磨性方面也取得了一些 技术进步． 前针对这一问题的解决方法大致有以 目
下 几种 ．
２４ 分段复合镐形截齿 ． 这是一种新 的截齿制造方法． 这种方法改变了 传统截齿的结构方式 ， 截齿 由硬质合金刀头， 硬质
１３ 刀头碎 裂 、 ． 崩刃
主要 原 因大致 可分 为两 个方 面 ， 一是 硬质合金
本身质量问题 ， 个别硬质合金刀头在制造、 加工过 程的某一环节中存在缺陷， 如配料、 挤压成型、 烧结
等某 一工 艺过程 中出现 问题 ， 二是截 齿热处 理时 出
１ 齿体 、． ． ２ 硬质合金刀头
中图分类 号 ： Ｔ ４ Ｄ 文 献标 识码 ： Ａ
０ 引 言
有以 几种・ 下
１１ 磨 损 ． 镐形截齿是 目前 国内外采煤机械上使用最广 泛的一种切割工具． 镐形截齿具有下列优点 ： １ （） 根据磨损理论 ， 煤对 金属 的磨损属 于磨料磨 镐形截齿结构简单 ， 生产加工及井下使用时的安装 损． 干摩擦状 态下 ， 在 煤粒 及煤矿体 中 的硬矿物 拆卸 方便 ．２ 镐形 截 齿 齿体 及 齿 头 均 为 园型 结构 （） （ 如石英、 黄铁矿等） 是造成磨料磨损 的主要原因， 对各个不同方向受力具有相 同的抗力． ３ 镐形截 （） 齿磨损均匀且具有 自 磨刃功能 ， 镐形截齿在切割岩 在切割过程中煤粒及硬矿物颗粒在局部呈高度挤 因而形成对材料表面的剧烈磨擦导致 煤过程 中受力是不对称 的， 偏于截齿轴线受力更大 压状态流出， 侧的切削力与过轴线的支撑反力 间会形成力偶 金属材料磨损． 并迫使截齿绕 自 身轴线旋转 ， 这种旋转的结果一是 目前大量使用的镐形截齿 由齿体和硬质合金 使截齿头部沿 圆周方 向的磨损均匀延长了使用寿 刀头两部分组成并通过钎焊联接． 实际应用中对截 命， 二是可以产生 自磨刃效果 ， 有利于保持截齿切 齿的性能要求是 ： 齿体应具有较高的强度和冲击韧 割刃的锋利降低切割阻力与动力消耗． 因此镐形截 性同时齿体头部又要有较高的硬度和抗磨性． 由 但 齿成为 目前应用最广泛消耗量最大的采煤机配件． 对 硬度和冲 对镐形截齿的失效形式和原 因进行深入分析研究 金属材料学可知 ， 于同一种金属材料 ， 并在此基础上寻找 出更加有效更 加科学合理的解 击韧性二者呈负相关规律 ， 对于 目前常用的几种齿 决方案或技术措施提高镐形 截齿的使用寿命对于 体材料如 ３ ｒ ｎｉ４ ＧＭ 等 ， ５ＧＭ Ｓ、２ ｒ ｏ 在保证齿体具有 企业增效降耗具有十分重要的意义． 较高强度和韧性情况下 ， 齿体热处理后的硬度一般
现问题导致硬质合金刀头产生微裂纹． 正常情况下
图 １ 镐形截齿磨损前后外形轮廓示意图
４
出现上述问题的概率并不高．
１４ 齿体折断、 ． 弯曲变形、 丢失 导致齿体折断或弯曲变形的原 因根据齿体断 折或弯曲变形部位不同分为两种情况 ： １ 沿截齿 （） 头部轴向止推平面与齿体交接处折断或弯曲变形 （ 即沿齿体根部折断或 弯曲变形 ） 齿体根部是截 ， 齿的应力集 中的部位 ， 在截齿生产加工过程 中由于
矿机械 ，０ ２ （ ）：２—３ ． ２ ０ ，９ ３ ３
２ 提 高截齿使用 寿命 的措施
由前所 述 ， 各 种失效 形式 中磨 损失效 占比最 在
７２ １
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
２ １ 年 ０１
大， 部分文献资料从使用角度提出了一些合理使用 的方法 ， 但实际上解决这一问题 的关键并不是使用
环节而是截齿的生产制造环节 ， 只有在满足强度要 求的同时大幅度提高齿体头部硬度 和耐磨性才 能 从根本上解决问题． 长期以来相关专业技术人员围
摘
要 ： 镐 形截 齿是 目前 国 内外采 煤及掘 进机械 上使 用最 广泛 的一种切 割 工具 ． 形 截齿 的各 镐
种 失效形 式 中磨 损 失效 占比最大约 为 ８ ％ 一 ０ 而其 他形 式失 效仅 占 １ ％ 一 ０ ， ０ ９％ ０ ２ ％ 由于传统截
齿硬质 合金 刀头 与 支承 硬 质合金 刀 头的齿 体在硬度 和 耐磨 性 上差异 过 大使得 实际使 用 中硬 质合
金刀头只产生较 少磨损 而支撑硬质合金刀头的齿体部分却产生了大量磨损支承强度急剧下降最
终导致硬质合金刀头脱 落是镐形截齿磨损失效的主要原 因． 在诸 多提 高截齿使 用寿命的措施 中 分段复合镐形截齿是一种较有发展前途的新型截齿生产制造技术．
关键词 ： 镐形截齿； 失效形式； 强度 ； 硬度 ； 用寿命 使
关资料的统计 ， 在各种失效形式 中磨损失效 占比最
大约为 ８％ 一 ０ ， ０ ９ ％ 而其他形式失效仅 占 １％ ～ ０
２Ｏ％ ．
加其相邻截齿的负荷缩短相邻截齿使用寿命 ， 有时
甚 至会 引发链 锁失 效 ．
实际上由于各煤矿 的地质情况不同， 截齿所表
１２ 硬质 合金 刀头 脱落 ．
弯曲变形 ， 发生这种情况的主要原因多是 由于轴向 固定截齿 的柱形 卡簧张力不足 ， 如卡簧过软、 （ 变 形、 生裂纹 等） 发 或与齿体 配合 的齿座孔磨损 过
大， 工作 过程 中 当截 齿 进人非 切 割区段 时在离心力
图 ２ 分段 复合截齿 结构 图
截齿在使用中若 因意外情况使截齿在齿座 中 不能自由旋转则会失去 自磨刃功能并 在截齿头部 形成很深的犁沟造成严重 的局部磨损 缩短截齿使 用寿命 ． 另外工作 中过分加大截深使得截齿体头部 参与切割会导致更加快速磨损失 去支撑强度引起
作用下向外脱出 ， 若未完全脱 出当再次进入切割时
则会 根据脱 出程度 不 同在 相 对应 部 位 发 生折 断或
硬质合金刀头过早脱 落也是缩短截齿使用寿命的
一
个常见原因． 由于采掘工作 中需喷水降温除尘 ， 因此也会对截齿产生一定程度的腐蚀磨损． 根据相
弯曲变形 ， 若完全脱出就会发生截齿 丢失． 截齿发 生齿体折断、 曲变形 的后果与硬质合金刀头脱落 弯 相似 ， 也会大大增加截割阻力与功 抗磨涂层材料
可 为特定 配 比的合 金粉 末或 陶瓷粉 末等 ． 这种方法
以往主要用于轴、 盘类零件的磨损修复或某些零件
相 互接触 部位 的表 面强 化 ， 于截齿 尚处 于试验研 用 究 阶段 目前 尚不 能 大量推 广应 用 ．
绕提高镐形截齿使用寿命开展 了大量的研究工作 ， 在常规领域已经研究 的比较透彻 ， 如齿体材料、 成
用寿命低的最主要原 因．
陷．２ 焊缝 间隙过大 ， （） 在反 复的强力 冲击负荷作 用下焊缝 中钎料产 生较大 的缩性变形进而导致硬
质合金刀头松动． 硬质合金刀头脱落后将由端头部齿体参与切 割， 因此截 割阻 力与 功率 消耗 大大增 加 同时也会显 著增加其相邻截齿 的负荷缩短相邻截齿 的使用寿 命．