
2026-07-16
Резцы играют важнейшую роль в производительности очистных комбайнов (и в целом всей выемочной техники), являясь при этом важным расходным материалом в угледобыче. Выход резцов из строя не только снижает эффективность производства, но и уменьшает прибыль заказчика на тонну добытого угля.
В условиях усложнения горно-геологических условий добычи угля износ и выход из строя резцов ускоряются, в связи с чем рациональный выбор резцов для защиты очистного комбайна и продления срока его службы становится все более актуальным и важным. В данной статье на основе практического опыта рассматриваются распространенные причины выхода резцов из строя, что послужит полезным справочным материалом для специалистов отрасли.
Анализ распространенных причин выхода из строя резцов
(1) Изменение условий резания
Как показано на рисунке выше, условия в современных отечественных очистных забоях сложны и изменчивы; на некоторых шахтах даже в пределах одного и того же забоя условия резания в разных направлениях могут существенно различаться. Конкретные изменения включают:
1) Изменение параметров угля: изменение таких характеристик, как абразивность, липкость и твердость угля, напрямую влияет на скорость износа резцов. Свойства угля в пределах одного пласта меняются незначительно; существенные различия наблюдаются в основном между разными пластами или углем из разных шахт.
2) Разломы в очистном забое: наличие разломов или карстовых воронок в очистном забое может привести к смещению угольного пласта относительно кровли или почвы. Поскольку породы кровли и почвы обычно обладают высокой твердостью, это значительно ускоряет износ резцов. Данная ситуация довольно часто встречается в пределах одного и того же забоя.
3) Изменение литологического состава забоя: появление различных горных пород, таких как мелкозернистый песчаник, алюминийсодержащий аргиллит и др., подвергает резцы воздействию высокой абразивности и твердости в процессе резания, что ускоряет их износ или приводит к поломке. Это характерно для различных очистных забоев или угольных шахт.
Гетерогенность забоя является основным фактором, приводящим к неравномерному износу и выходу из строя резцов; из-за этой изменчивости резцы, показавшие отличные результаты в одном забое, могут оказаться совершенно непригодными в другом.
(2) Неправильный выбор зубков (резцов)
Выбор резцов в соответствии с геологическими условиями имеет решающее значение, так как различные типы резцов предназначены для разных условий забоя:
1)Удлиненные резцы: подходят для благоприятных условий резания, таких как мягкие угольные пласты; в таких условиях удлиненные резцы способны эффективно выполнять задачу по выемке при минимальном собственном износе.
2) Короткие утолщенные резцы: лучше подходят для трудноразрушаемого твердого угля или сложных условий с включениями песчаника; в таких суровых условиях короткие утолщенные резцы способны выдерживать большие усилия резания и менее подвержены излому.
Кроме того, для более точного подбора резцов можно измерить показатели резания угля, такие как индекс абразивности CAI и удельная энергия резания на месте, чтобы гарантировать соответствие выбранных резцов рабочим условиям. Поставщики брендовых резцов обычно предоставляют такие услуги; например, компания Fleck может провести испытания свойств угля и породы в забое, чтобы обеспечить правильный выбор резцов и барабанов для конкретных задач.
(3) Выбор и техническое обслуживание зубчатых муфт
Зубчатая втулка, являясь промежуточным компонентом, соединяющим резец и резцедержатель, с одной стороны, повышает вероятность самовращения резца, а с другой — защищает резцедержатель от прямого абразивного износа при повреждении резца. Однако влияние втулки на выход резца из строя проявляется в следующих двух аспектах:
1) Ошибочный выбор типа зубчатой втулки: как показано на рисунке выше, если зазор между втулкой и держателем не соответствует норме, это приведет к быстрому расширению внутреннего отверстия держателя, что в краткосрочной перспективе вызовет отклонение угла резца и ускоренный износ; в долгосрочной перспективе это может привести к чрезмерному расширению отверстия держателя и выпадению втулки и резца. Если внутреннее отверстие втулки слишком мало, это будет препятствовать вращению резца, что также ускорит износ.
2) Несвоевременное обслуживание зубчатых втулок: например, частичный износ или отсутствие торцевой поверхности втулки приводит к неравномерному распределению нагрузки на резец и ускоряет его износ. Поломка же втулки приводит к прямому контакту резца с держателем, что создает еще более неравномерную нагрузку, приводя к поломке или преждевременному износу.
(4) Причины, связанные с проектированием
Конструкция очистного комбайна и шнека также оказывает важное влияние на срок службы резцов. Хотя крупные заводы благодаря накопленному опыту обычно не допускают серьезных ошибок в этом аспекте, при взаимодействии с конечными потребителями по-прежнему поступает немало отзывов о проблемах с резцами, вызванных конструктивными особенностями:
1)Частота вращения комбайна: выходная частота вращения поворотного резака комбайна имеет сильную корреляцию с износом зубков. В настоящее время ведущие производители очистных комбайнов накопили богатый опыт, а компания Fleck сформировала кривую зависимости расхода зубков от частоты вращения.
2) Резец не вращается: в основном это касается торцевых резцов; из-за воздействия боковых сил вероятность их самовращения мала, и часто возникает односторонний износ, что является нормальным явлением.
3) Неправильный угол атаки резца α: слишком большой угол атаки приводит к тому, что резец в основном подвергается крутящему моменту, что может легко вызвать его излом; слишком малый угол атаки приводит к нагрузке на заднюю часть резца, что препятствует его самовращению и ускоряет износ.
4) Проблема проектирования шага резания: в условиях забоя со слабовыраженной кливажностью и слоистостью слишком большой шаг резания приводит к интенсивному трению зубков о массив угля и породы, что ускоряет их износ.
(5) Ненадлежащее использование и техническое обслуживание
После разработки барабана и выбора резцов соблюдение правил эксплуатации и технического обслуживания становится ключевым фактором, влияющим на срок службы резцов:
1) Недостаток или отсутствие охлаждающей воды: в процессе резания угля и породы выделяется большое количество тепла, особенно при работе по породе. Если охлаждающей воды на барабане недостаточно, локальная температура может достигать 600–800°C, что вызывает термическую усталость и приводит к аномально быстрому износу и выходу резцов из строя.
2) Несвоевременная замена резцов: как показано на рисунке выше, резцы на барабане рассчитаны на совместную работу; если один резец ломается или выпадает, соседние резцы подвергаются дополнительной нагрузке, что ускоряет их износ, а в тяжелых случаях приводит к повреждению резцедержателей.
Следует отметить, что в связи со значительными изменениями горно-геологических условий резания, нельзя использовать фиксированный период в качестве цикла замены и технического обслуживания; замену следует производить в любое время, исходя из достижения резцами критериев износа и списания.
В долгосрочной перспективе правильные привычки использования и своевременное обслуживание являются важными, важными и еще раз важными мерами.