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

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

2、至出現(xiàn)干摩擦且有高硬度的巖石細碎顆粒作為磨粒參與磨損)；在銅合金耐磨材料中，選擇強度、硬度介于導向板現(xiàn)役材料和HG70鋼之間，并具有良好耐磨結構的常見牌號材料作為導向板替代材料。參閱大量文獻、相關標準，并結合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行試驗研究。并對導向板現(xiàn)役材料及導向板現(xiàn)役材料的名義材料—

3、—QSn5-5-5進行對比研究。
　　 本文對所選材料的各項力學性能特別是耐磨損性能進行了系統(tǒng)研究，結合金相顯微分析、掃描電鏡分析等手段進行深入研究，確定了在不損傷對摩構件——HG70鋼導軌的前提下，兼?zhèn)湟欢ǔ休d能力和優(yōu)異耐磨性能的材料，從而解決導向板現(xiàn)役材料耐磨性能達不到設計要求的問題。
　　 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向板現(xiàn)役材料的2

4、.2和1.9倍，滿足導向板材料的技術要求；變載荷和變轉速試驗得出，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向板的耐磨性能