机械设计类有关论文范文素材,与煤矿机械设计中的摩擦学设计相关论文参考文献格式

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[摘 要]摩擦学作为研究运动表层相互作用的实践科学,它是研究相对运动表层滚动、接触、滑动摩擦、润滑、磨损等方面的科学技术.随着摩擦学在煤矿机械中的广泛应用,有效控制磨损问题逐渐成为提高煤矿机械使用寿命以及性能的重要方法,越来越被相关单位重视.本文结合我国煤矿机械设计的中的摩擦学设计,对摩擦学设计以及煤矿机械的摩擦学设计内容进行了简要的探究和阐述.

[关 键 词]煤矿机械；系统；设计；摩擦学

根据调查显示：在煤矿机械设计中,出现机械失效的主要原因是运动副摩擦损坏,不是零件断裂.摩擦学设计从工程系统出发,是摩擦学技术、方法、数据、理论的基础上,结合摩擦学设计中的材料处理方式、尺寸结构、加工方式、润滑方式等内容,将磨损和摩擦降到最低,进而得到低功耗、高性能、可靠性高、寿命长、经济合理的产品.因此,在现代煤矿机械设计中,必须结合摩擦学设计要求,从各方面完善工程系统.

一摩檫学设计子系统分析

我国煤炭操作大多都是在井下作业,由于工况比较复杂,工作对象是不同地质环境的煤岩体；所以煤矿机械中的磨损、摩擦比其他工作内容都重要.随着我国煤矿机械化水平进一步提高,机械设计作为机械工程的重要内容,摩擦学设计是机械设计的子系统,它和传统的动力学、功能以及强度设计既有很大的区别,也有很大的联系.在煤矿机械设计中,必须认真分析摩擦学问题[1],在强度以及结构设计中,进行分平行摩檫学设计,再结合工程实际情况进行更替,进而达到全局最优的局面（如图一所示）.

在摩擦学设计子系统[2]分析中,必须根据限定问题研究以及框图识别,将该系统与周边事物分离（如图二所示）.S表示的是系统结构,A表示系统元素,P表示元素特性,R表示诸元素关系.

在摩擦过程中,影响系统的元素主要包括ʍ

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二煤矿机械设计中的摩擦学设计内容

摩擦学研究作为煤矿机械设计顺利开展的保障,对机械设计以及操作效益具有重要作用.从摩擦系统来看,对煤矿机械设计中的摩擦学系统产生影响的主要包括：润滑剂、材料以及作业环境等相关因素,同时也是摩擦学设计的主要内容.

(一)煤矿机械材料选取

在煤矿机械设计中,磨损作为机械失效[3]最主要的方式,在煤矿机械机械材料选择中,必须结合摩擦学设计要求、施工环境以及材料性能,选择耐磨性能较好的机械材料.在机械材料耐磨性能考虑中,并不仅仅是材料硬度,还必须综合分析材料韧性、耐热性、硬度、互溶性以及耐蚀性等性质,或者根据不同机械设计的磨损机理选用不同的机械材料.如：在刮板输送机中,磨损作为最典型的磨损磨料,在机械材料选用时,更高的韧性比更高的硬度更为重要.在各种泵的煤矿磨损中,则以冲蚀性磨损为主,例如：ZGCr8CuMo钢[4]等相关机械材料.

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另外,在机械材料选择中,还必须结合摩擦材料与煤矿机械设计表面的匹配力度.对于滚动性轴承,硬配硬更好；对于滑动性轴承,硬配软能收到更好的耐磨性能.甚至有时特意将煤矿机械设计磨损限制在某一零件上,进而保障配偶零件的耐磨特性,在这过程中,缸套和活塞环就是最好的例子.由于热处理以及生产工艺对煤矿机械材料耐磨性能具有很大影响,从而导致细晶比铸造加工后的粗晶耐磨性能更好；热处理后的剩余的贝氏体和奥氏体对组织材料的耐磨性能具有直接影响,尤其是在润滑的情况下,必须结合润滑实际情况,选用适宜的机械材料,进而不断形成油膜,如：HNT涂层、巴氏合金[5]等.

(二)煤矿机械表面设计

由于煤矿机械工作环境比较恶劣,大多处于井下作业,在机械设备繁杂、庞大的环境下,整体性机械材料设计满足较大的韧性、强度以及耐磨性能就显得尤为困难.在这过程中,如果使用恰当的机械表面设计,不仅可以降低成本投入,在满足煤矿机械表面抗磨性能的同时,为了转变零配件耐磨性能,必须对机械加工进行对应的扩散以及热处理；在金属表层涂抹镀层的同时,起到表面强化、保护以及改性的作用.近几年,由于科学技术的快速发展,表层电镀、涂装、化学镀、热喷涂、堆焊、沉积性气相、化学转化膜、纳米技术以及激光束、电子束、离子束等都能达到改性要求.通过氮化、渗硫、氧碳共渗、添加MoS2或者离子注入等方式,都能在材料表层形成氧化物、氮化物、硫化物、碳化物或者复合性化合物,进而有效控制摩擦过程中出现的熔覆、粘覆或者金属转移等现象,增强煤矿机械设计中的耐磨性能.如：某个刮板的输送机中部槽,为16Mn的钢板材,当表面根据作业要求进行堆焊后,机械寿命将提高到原有寿命的3倍以上,不仅节约了大量的施工费用,同时对节省机械设备维修、停机时间也有很大作用,从而不断增强煤炭机械产量和作业效率.从上述内容可以看出：摩擦学特性和机械材料表面接触情况、表面性质[5]具有很大的关系,所以在具体的零配件设计中,必须根据界面磨损机理明确设计要求.

另外,良好的表面形貌对增强煤矿机械零配件耐磨性能具有重要影响.宏观的形状误差会让表面载荷出现不均匀的现象,进而出现严重的局部磨损.微观的形貌则用表层粗糙度呈现,数值越小,微凸体[6]不出现接触的可能性越高；在机械磨合的过程中,凸峰会逐渐变平,方便润滑油膜过程.在这过程中,如果粗糙度过小,就会增大接触面积,对储油造成不利影响,让粘着磨损的可能性提高,制造成本也随之增加.因此,在表面设计时,必须综合考虑表面粗糙度以及形状误差等问题,避免刀痕对煤矿机械磨损造成的不利影响.

(三)煤矿机械结构设计

结构设计作为影响煤矿机械磨损失效的重要方面,结构设计[7]主要包括零件形状和整体结构两个部分.如：安装在斗轮式挖掘机上的齿形状以及齿角度对机械寿命都有重要影响,只有在最佳环境下,斗齿才能拥有锐利的磨刃,进而不断减少磨损以及材料损耗.由于零件配合程度对零件磨损具有很大影响,所以间隙必须控制在恰当的位置,既不大也不小.如果间隙过小,就不容易出现液态摩擦,对容易出现的高摩擦热散发造成影响,甚至出现胶合磨损或者摩擦副咬死等情况；如果间隙过大,也不容易出现液体摩擦,但是在高强度的载荷冲击中,会加大磨损,进而对煤矿机械操作造成不利影响.（四）煤矿机械润滑设计

润滑设计作为煤矿机械设计的重点内容,是摩擦学必须解决的问题.因此,在不同的煤矿机械运动副中,必须采用正确的润滑技术,进而不断降低磨损、摩擦对煤矿机械设计造成的不利影响.在润滑技术设计中,主要包括润滑材料、类型、结构、形式、系统、装置、密封、滤清以及润滑管理等相关内容.

1.类型选择

在润滑剂选择中,日常用的润滑剂[8]有：固体润滑剂、润滑脂以及润滑油等,同时,还可以根据接触面载荷、速度以及具体参数、技术经验选用经济、科学、合适的润滑剂；在不同类型的载荷速度限制中,可以根据相关资料进行查询.粘度指标作为影响润滑剂副摩擦性能的关键因素,在机械设计中,煤矿润滑剂粘度必须根据摩擦副工况参数以及运动形式确定,再由粘度确定确定对应的润滑剂类型.

当

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