旋挖机截齿性能优化研究方案

旋挖机截齿性能优化研究方案

摘要：对旋挖机截齿进行了失效分析，认为旋挖机截齿的主要失效形式为

磨损和截齿头的脱落，引起截岩层齿失效的主要原因为合金的抗弯强度不够、合

金耐磨性较差以及抗疲劳性较差，分析认为可通过提高原料纯度、改变合金成分、

优化成型烧结工艺、控制合金晶粒度以及对合金进行热处理等工艺手段提高增强

截煤齿的性能，提高使用寿命。

关键词：旋挖机截齿；性能；优化分析

1、失效形式

旋挖机截齿在切割硬质地层时承受高的周期性压应力、剪切弯曲应力、周期

性或突发性冲击载荷以及热应力、磨损等作用，虽然地层的硬度不高，但经常会

遇到石英、煤矸石等较硬的矿石，截齿在使用过程中发生失效，其主要失效形式

有合金碎裂、磨损和断裂。

2、选择硬质合金截齿材料

选择的原则旋挖机工作的环境较为特殊，截齿的工作环境也就变得更加特

殊，这样就会容易使截齿发生失效的现象，主要的表现就是截齿丢失、刀头碎裂、

硬质合金刀头脱落和磨损等。由此可见，截齿的材料选择要满足一定的强度和硬

度要求，其中强度主要指抗弯强度和抗拉强度，当然截齿同时需要满足较高的冲

击韧性。在研究过程中通常要选择相对要求较高的材料作为截齿材料，这其中应

用相对较广泛的材料就是中等碳量的稀土低合金贝氏体耐磨铸钢。

3、旋挖机截齿设计与制造

3． 1 对于采旋挖机截割头的设计，其几何形状要按照一定合理的设计方法

来进行设计，不仅要对其几何形状合理的设计，更要对其尺寸、相应的集合参数、

截齿的排列方式以及截割时对应的参数进行相应匹配的设计，要保证在使用的过

程中，能够使硬质合金截齿在工作中均匀的受力，使其磨损的程度尽量相同，保

证运动过程中的平稳程度，进一步提高截齿割煤岩工作的效率，尽量减少截齿的

磨损与损坏可能，以此保证截齿可靠性得到提高。

3． 2 在实际操作过程中，需要对实际情况进行仔细的研究与分析，根据实

际开采的地质条件进行有针对性的实验，以便进一步确定煤岩体的硬度系数与相

关数据，根据实验所得到的数据与相关的硬度指数，选择不同牌号与型号的截齿

和合金刀头来进行实际开采工作，从而保证截齿的使用寿命达到最大程度，避免

不必要的损失，提高抗冲击能力的同时还可以保证开采工作的顺利进行。

3．3 在实际的采掘过程中，旋挖机的截齿齿体材料的选择有着一定的要求，

一般应该采用锻造性能相对优良的优质合金结构钢。在我国目前的经济与科技水

平条件下，普遍应用的主要是 35CrMnSi，这种材料在实际的操作工程中，经过

调质后具有相对较高的疲劳极限，抗冲击的能力也有所提高，但是也有一定的缺

陷，主要是具有较为明显的回火脆性缺陷。因此，选择 42CrMo 材料作为齿体的

材料，可以克服上述出现的缺陷问题，在调质过后综合性能有一定的提高，回火

脆性也没有了，这种材料相比而言是比较适合作为截齿材料。

3． 4 在制造的过程中，要严格按照相关的设计要求进行生产，确保齿座与

截齿之间的尺寸相互配合，保证硬质合金截齿在对应的齿座中可以自由灵活的转

动，避免截齿在运转的过程中发生偏磨的现象，也就能保证刀齿的锋利程度，从

而保证自磨刃功能的实现。

3．5 使用硬质合金截齿合金头堆焊加工工艺，选用耐磨性能和塑性相对较

好的耐磨焊丝，在截齿体与合金头焊缝处堆焊三层耐磨层。堆焊高硬度

碳化铌，其弥散的分布在铁基马氏体上和残余奥氏体上，保护基体不受磨损。碳

化铌尺寸小，在堆焊层中约 10 微米，与高铬碳化物（40～60 微米）相比，其分

布更致密，更均匀。在堆焊层中，由于碳化物的尺寸大大减小，单位面积内的碳

化物分布更密集，因此在受到冲击载荷时，单个碳化物上承受的冲击力会大幅降

低，因此整个堆焊层的耐冲击性能也会显著提高。

3.5 优越性采用以上的设计方案与施工工艺，可以从很大程度上降低原始工艺生

产的截齿带来的缺陷，运用新材料新工艺生产的截齿在具体的操作过程中可以起

到很好的效果，对于煤矿开采工作的顺利进行提供了有利的技术保障，也给国家

与企业的经济发展提供了保障，在很大程度上其优越性是无法替代的。

4、总结

在高层建筑施工的过程中，因为开采工作的特殊环境与特殊要求，就给旋挖

机提出了更加严格的要求，旋挖机的硬质合金截齿在截割的过程中可能会发生或

者遇到很多的问题，一般主要是截齿失效，或者是截齿数量的消耗相对较大，使

得地层开采的效率受到严重的影响与制约，从而使得经济产生一定的损失。通过

对截齿可能产生的这些状况的原因加以仔细认真的分析，从材料上对其问题提出

根本解决的办法，及时采取相应的应对措施，从设计方案、铸造工艺等方面提出

相应的解决办法，提高硬质合金截齿的稳定性与可靠性，从而对煤炭生产的效益

起到促进作用，提高生产的效率，最终达到高效高产的矿井建设要求，提高旋挖

机工作效率。