CMM25-4型四臂錨桿鉆車鉆頭基座導(dǎo)向板失效分析及所選材料的耐磨性研究.pdf

1、煤炭科學(xué)研究總院山西煤機(jī)裝備有限公司研發(fā)生產(chǎn)的CMM25-4型四臂錨桿鉆車在使用中，鉆頭基座導(dǎo)向板(以下簡稱導(dǎo)向板)的耐磨損性能達(dá)不到設(shè)計要求，影響設(shè)備的正常工作。本文通過對導(dǎo)向板現(xiàn)役材料的化學(xué)成分、金相組織、導(dǎo)向板正常工作時的摩擦條件、損壞狀態(tài)等進(jìn)行分析研究，得出：導(dǎo)向板現(xiàn)役材料失效的主要磨損機(jī)理為發(fā)生了嚴(yán)重的磨粒磨損；主要原因是導(dǎo)向板現(xiàn)役材料的成分不合適、力學(xué)性能特別是硬度偏低致使耐磨性偏低和工況中導(dǎo)向板摩擦條件惡略(潤滑不充分，甚

2、至出現(xiàn)干摩擦且有高硬度的巖石細(xì)碎顆粒作為磨粒參與磨損)；在銅合金耐磨材料中，選擇強(qiáng)度、硬度介于導(dǎo)向板現(xiàn)役材料和HG70鋼之間，并具有良好耐磨結(jié)構(gòu)的常見牌號材料作為導(dǎo)向板替代材料。參閱大量文獻(xiàn)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合CMM25-4型四臂錨桿鉆車的實際工況，選取三類典型銅合金(黃銅、錫青銅和鋁青銅)中的ZCuZn40Pb2、QSn7-0.2、QSn10-1和QAl10-4-4四個牌號材料進(jìn)行試驗研究。并對導(dǎo)向板現(xiàn)役材料及導(dǎo)向板現(xiàn)役材料的名義材料—

3、—QSn5-5-5進(jìn)行對比研究。
　　 本文對所選材料的各項力學(xué)性能特別是耐磨損性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)合金相顯微分析、掃描電鏡分析等手段進(jìn)行深入研究，確定了在不損傷對摩構(gòu)件——HG70鋼導(dǎo)軌的前提下，兼?zhèn)湟欢ǔ休d能力和優(yōu)異耐磨性能的材料，從而解決導(dǎo)向板現(xiàn)役材料耐磨性能達(dá)不到設(shè)計要求的問題。
　　 研究表明：在模擬工況條件下，五種材料中耐磨性能較好的兩種為QSn7-0.2、QSn10-1，其耐磨性能分別是導(dǎo)向板現(xiàn)役材料的2

4、.2和1.9倍，滿足導(dǎo)向板材料的技術(shù)要求；變載荷和變轉(zhuǎn)速試驗得出，QSn7-0.2適合輕載-中速摩擦條件下工作(如3.0Mpa-0.51m/s)，此條件下材料磨損量較少，耐磨性較好。QSn10-1則更適合重載低速(如4.7Mpa-0.23m/s)下工作。綜合不同摩擦條件下兩種材料耐磨性能的差異，最終確定QSn7-0.2作為導(dǎo)向板現(xiàn)役材料的替代材料。
　　 本研究工作較好的解決了CMM25-4型四臂錨桿鉆車鉆頭基座導(dǎo)向板的耐磨性能