Причины повышенного износа барабана угледобывающего комбайна 

Барабан является основным рабочим органом угледобывающего комбайна, осуществляющим непосредственное резание угольного пласта. Основными быстроизнашиваемыми элементами являются резцы, гнёзда для резцов, винтовые лопасти и торцевая плита. Типичными видами отказов являются износ, сколы, деформация и отслоение деталей. Причины интенсивного износа подразделяются на геологические условия, конструктивно‑производственные факторы, особенности эксплуатации и недостатки технического обслуживания.

I. Геологические и горно‑технические условия (основная объективная причина)

1. Наличие прослоек породы, твёрдых включений и тектонических нарушений в угольном пласте При наличии породных прослоек, пиритовых конкреций и твёрдых включений резцы подвергаются высоким ударным нагрузкам, что приводит к сколу твердосплавных головок резцов, растрескиванию гнёзд для резцов и абразивному износу винтовых лопастей. При принудительном резании породы в зоне тектонических нарушений скорость износа барабана многократно возрастает.
2. Высокая твёрдость угля При высокой твёрдости угольного пласта резание сопряжено с большими нагрузками, что вызывает интенсивное затупление твердосплавных головок резцов.
3. Резание кровли и подошвы пласта При опускании или подъёме комбайна сверх допустимых пределов барабан режет породу кровли или подошвы. Абразивное воздействие породы вызывает интенсивный износ лопастей и гнёзд резцов.
4. Агрессивная среда подземной выработки Высокая влажность и серосодержащие воды в шахте вызывают коррозию деталей, ускоряя развитие износа и распространение трещин усталости.

II. Конструктивные решения и качество изготовления барабана

1. Неправильный выбор типа резцов При использовании резцов для мягкого угля в условиях работы по твёрдому углу твёрдый сплав быстро изнашивается. Недостаточная вязкость сплава приводит к сколам головок. Несоответствие зазора между резцом и гнездом вызывает заклинивание, в результате чего резец не поворачивается, изнашивается с одной стороны и быстро выходит из строя.
2. Дефекты сварки гнёзд для резцов Непровар, шлаковые включения при сварке гнёзд приводят к растрескиванию и отрыву гнёзд под действием ударных нагрузок. Зона термического влияния сварки характеризуется повышенной хрупкостью, что способствует образованию усталостных трещин.
3. Недостаточное качество материала и упрочняющей наплавки винтовых лопастей и торцевой плиты Малая толщина износостойкого слоя, низкое качество наплавки, недостаточная вязкость основного металла вызывают деформацию и трещинообразование при ударных нагрузках. После отслоения упрочняющего слоя основная сталь интенсивно изнашивается.
4. Неоптимальные конструктивные параметры барабана Неподходящий угол подъёма винтовой лопасти и шаг установки резцов приводят к неравномерному распределению нагрузок, перегрузке отдельных резцов и локальному интенсивному износу.

III. Факторы эксплуатации и управления комбайном

1. Нарушение правил резания Чрезмерная скорость подачи комбайна и большая глубина резания вызывают повышенные ударные нагрузки. Частые пуски барабана под нагрузкой, принудительное резание пород и включений ускоряют разрушение деталей.
2. Неоптимальная частота вращения барабана При повышенной частоте вращения возрастает количество ударных циклов, что приводит к сколам твердосплавных головок. При пониженной частоте вращения увеличивается толщина стружки и ударная нагрузка на резцы.
3. Работа на наклонных пластах В условиях наклонных выработок уголь‑породная масса оказывает одностороннее абразивное воздействие на элементы барабана, ускоряя их износ.
4. Низкая эффективность погрузки угля барабаном При неудовлетворительной погрузке уголь‑породная масса задерживается между лопастями, многократно трётся о их поверхность и ускоряет абразивный износ.

IV. Недостатки технического обслуживания и ремонта

1. Несвоевременная замена изношенных и повреждённых резцов Эксплуатация затупленных и сколотых резцов приводит к повреждению гнёзд под резцы. Выход из строя одного резца увеличивает нагрузку на соседние, вызывая цепной отказ группы резцов.
2. Заклинивание резцов в гнёздах Шахтная грязь и посторонние частицы вызывают заклинивание резцов, препятствуют их повороту, что приводит к одностороннему интенсивному износу.
3. Несвоевременное восстановление износостойкой наплавки При износе и отслоении упрочняющего слоя без выполнения восстановительной наплавки основная сталь лопастей и торцевой плиты быстро истирается до сквозных повреждений.
4. Дефекты сборки и крепления барабана Ослабление крепёжных болтов вызывает повышенную вибрацию и ударные нагрузки, ускоряя усталостное разрушение деталей.
5. Отсутствие периодического контроля на трещины Мелкие усталостные трещины на лопастях и гнёздах не выявляются своевременно, в процессе эксплуатации развиваются и приводят к поломкам.

V. Типовые виды отказов основных элементов барабана

• Резцы: абразивный износ, скол твердосплавной головки, выпадение сплава, изгиб и поломка хвостовика. Причины: ударные и абразивные нагрузки, невозможность поворота резца.
• Гнёзда для резцов: износ, растрескивание, отрыв по сварному шву. Причины: воздействие повреждённых резцов, ударные нагрузки, дефекты сварки.
• Винтовые лопасти: абразивный износ, отслоение упрочняющего слоя, деформация, усталостные трещины. Причины: абразивное воздействие уголь‑породной массы, резание породы, циклические ударные нагрузки.
• Торцевая плита: износ и растрескивание. Причины: резание подошвы и кровли пласта, контакт с породой.