潜伏式复合固体润滑截齿组件

一、项目背景

煤矿机械工作环境粉尘严重、冲击荷载大、连续工作时间长、机械协作连动复杂、机械养护工作量大、煤矿机械磨损严重、环境污染严重、治理困难，煤炭生产与环境矛盾日益突显。

我国煤炭开采过程中主要使用综合机械化采煤技术，综采技术已较普通机械化采煤技术的生产效率大大提高，然而依然无法满足目前市场对原煤产量的要求，一个重要的原因就是设备磨损率较高、维修周期短、大修频繁、摩擦磨损污染严重等。

矿用截齿是采煤及巷道掘进机械中的易损件之一，是落煤及碎煤的主要工具，它的性能好坏直接影响采煤机械生产能力的发挥、功率的消耗、工作平稳性和其他相关零部件的使用寿命。实践表明，截齿在工作过程中37%不能自由旋转而造成耗量增加的问题所在。现实生产过程中，受环境粉尘严重、冲击荷载大、连续工作时间长、机械协作连动复杂、日常的有效维护和高效可靠的润滑很难完全实现等具体问题制约，直接导致截齿无法实现设计师最初的设计构想——截齿在齿套中自由转动。设计师最初在设计时，在截齿与齿套之间、齿套与齿座之间各留有0.5mm的间隙，目的是在采煤推进过程中有一定的角度可以使截齿旋转起来，然而在实际使用过程中，由于煤粉、水的进入，截齿与齿套、齿套与齿座间发生卡咬而无法转动，使得截齿在短时间内单面严重磨损无法使用，导致消耗量巨大，增加停机更换时间，影响工作效率，这已经是一个国际难题。

目前国际、国内通用的解决办法是：

1）使用金属材料工程技术，对截齿进行热处理，通过合金化导入耐磨材料，这样做对延长截齿的使用寿命作用不大且造价高昂；

2）对截齿合金头采用等离子熔覆技术、激光熔覆技术、使用耐磨合金组织等工艺以其提高截齿寿命，虽然有些效果但同样造价高昂，不利于大范围推广。

二、内涵和主要做法

1、项目内容

针对这一问题，西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司运用复合固体润滑技术、摩擦副优化设计，采用复合固体润滑工程技术，并在完善结构设计的截齿齿把上、齿座套上都采用潜伏式复合固体润滑结构的优化摩擦面 ，使用截齿专用复合固体润滑剂，可以达到抗水、抗乳化、抗粉尘、自密封、长效润滑的效果。截齿在齿套中、齿套在齿座中，都可以自由旋转，真正实现了设计师最初的设计构想，截齿寿命提高2～5倍，截齿消耗量减少50%～80%。同时减缓了采煤机滚筒、摇臂等关节部位的冲击荷载，延长了采煤机的有效作业时间，降低了煤矿生产综合成本，提高了生产效益和安全。

该项技术的应用在全球范围内创新性的实现了截齿组件的革新，实现了复合固体润滑工程技术在这一领域应用零的突破，也是国内采煤机截齿产品综合升级有了实际意义上的技术平台，首次真正意义上实现了国产截齿寿命等同或高于进口截齿水平。更重要的是，这一项目的实施为复合固体润滑剂防水、防尘、重载、抗冲击进行了实践性认证，同时印证了固体润滑工程学研究成果的潜伏式润滑方法的可靠性，同时保证了采煤机截齿进到瞬间的旋转，有效地化解了截齿组件功载冲击荷载对采煤机的损害，大大延长了采煤机辊筒、行星头、摇臂齿轮和轴承、摇臂连接轴套轴销检修周期，保证了采煤机作业效率和效益，填补了国内外该领域复合固体润滑工程技术应用的研究空白。

2、原理及核心技术

该项目的核心技术为工业集成与复合固体润滑工程技术。工业集成与复合固体润滑工程技术是在复合固体润滑工程学研究理论基础上形成的。固体润滑工程学是我们率先研究创新研究内容，不管是研究内容、构建的理论形式、形成的应用技术，还是被实践所认知的事实均为全球前沿研究。该项技术的每个应用点均为首创，在全球范围内未见公开报道。

通过研究和现场使用，从产品结构上做了大胆创新，使得截齿严重磨损的国际性难题得以解决。

（1）理论支持

固体润滑工程学

固体润滑工程学的潜伏式润滑理论

（2）技术支持

A.复合固体润滑工程技术

B.完善的结构设计

截齿齿把上、齿座上都使用潜伏式润滑结构



C.使用专用复合固体润滑剂，可以达到抗水、抗乳化、抗粉尘、自密封的效果。

采用复合固体润滑工程技术，GR技术齿头部进行激光熔覆超强耐磨合金，增加截齿头的耐磨性。齿把、齿靴与齿座之间以潜伏式复合固体润滑工程技术理念为基础，特别赋予该部件配合面超强减磨与润滑功能，率先在全球同行业中解决了这一部位因磨损造成间隙增大而引发的磨损问题。并在完善结构设计的截齿齿把上、齿座上都使用潜伏式润滑结构 ，使用专用复合固体润滑剂，截齿在齿套中、齿套在齿座中，都可以自由旋转，真正实现了设计师最初的设计构想，可以达到抗水、抗乳化、抗粉尘、自密封、长效润滑的效果。

D.高耐磨的合金粉末

铁、铬、镍、锰、钼、硼、硅和高碳铬铁粉是通用型激光熔覆铁基合金粉末GR-F10的基本组成，通过添加稀土氧化物（ReO）、碳化钨（WC）和金属基自润滑组分赋予低成本铁基合金粉末自润滑性能和高抗磨损性能。添加稀土氧化物以细化晶粒、提高基体强度和韧性，添加纳米碳化钨通过增加高硬度耐磨硬质相以提高抗磨损性能、添加金属基自润滑组分赋予自润滑性能以降低摩擦系数和提高抗磨损性能。

二、项目创新点

该项目的实施，突破性的锁定采煤机截齿组件，在工作过程中37%不能自由旋转而造成耗量增加的问题所在，运用复合固体润滑技术、摩擦副优化设计，在全球范围内创新性的实现了镐型采煤机截齿组件的革新，实现了复合固体润滑工程技术在这一领域应用零的突破，也是国内采煤机截齿产品综合升级有了实际意义上的技术平台，首次真正意义上实现了国产截齿寿命等同或高于进口截齿水平。更重要的是，这一项目的实施为复合固体润滑剂防水、防尘、重载、抗冲击进行了实践性认证，同时印证了固体润滑工程学研究成果的潜伏式润滑方法的可靠性，同时保证了采煤机截齿进到瞬间的旋转，有效地化解了截齿组件功载冲击荷载对采煤机的损害，大大延长了采煤机辊筒、行星头、摇臂齿轮和轴承、摇臂连接轴套轴销检修周期，保证了采煤机作业效率和效益，填补了国内外该领域复合固体润滑工程技术应用的研究空白。

项目采用复合固体润滑工程技术，并在完善结构设计的截齿齿把上、齿座上都使用潜伏式润滑结构 ，使用专用复合固体润滑剂，可以达到抗水、抗乳化、抗粉尘、自密封、长效润滑的效果。

截齿在齿套中、齿套在齿座中，都可以自由旋转，真正实现了设计师最初的设计构想，截齿寿命提高2～5倍，截齿消耗量减少50%～80%。减少采煤进刀瞬间冲击荷载的发生，保护了采煤机。（详见详见陕西机械研究院对比试验报告、各煤矿应用报告）如果这样的技术和产品可以在全国范围推广，那么我国的截齿金属资源、与此相关的能源资源都可以延长现有开采年限至少70%时间，相应的社会资源也可以得到有效的节约，真正实现国家节能降耗和资源可持续利用的倡导。

三、项目产品应用情况

潜伏式复合固体润滑截齿的寿命是对照组截齿寿命的2-10倍，大大节约企业的资金；同时还节约了企业停机更换的时间，提高了生产效率，又增加了煤炭企业的收益，必然是客户所青睐的选择。工业应用对比试验情况见下表。

潜伏式复合固体润滑截齿组件应用数据统计表

（该数据由各应用煤矿提供）

截齿型号

应用企业

试用时间

对照

产品

结论

U95

阳方口矿业有限公司石湖煤矿

2019.6

进口某凯

实际作业时间是对照组的3倍，期间没有出现断头、弯曲、偏磨等现象。

U95

阳煤集团

2018.8

国产

GR复合固体润滑截齿寿命为对照组的5.6倍。

U170

彬长集团大佛寺煤矿

2017.5

国产

GR复合固体润滑截齿寿命为对照组的5.4倍。

U95

西马煤矿北二区

2016.8

国产

GR复合固体润滑截齿寿命为对照组的7倍。

U95

榆林市榆阳区白鹭煤矿

2014.12.22至2015.01.13

比特克

GR复合固体润滑截齿寿命为对照组的2倍。

U95

阜新矿务局

2014.10.26至2014.11.03

凯南迈特

GR复合固体润滑截齿使用后具有明显的耐磨性，GR复合固体润滑截齿寿命为对照组的2.1倍。

U95

蒲白矿务局朱家河煤矿

2012.8

国产

GR复合固体润滑截齿未发现偏磨，齿靴未见明显失调，寿命为对照组的2倍。

U95

榆神煤炭榆树湾煤矿有限公司

2011.01

凯南迈特

GR复合固体润滑截齿的寿命为对照组的8-10倍。

本项目至今运营已有8年时间，近两年市场开拓状况良好，产品销量稳步提升，是因为产品好，为企业节省成本，提高了工作效率。尤其是2019年，公司以潜伏式复合固体润滑截齿组件为主打产品，进行山西市场的推广，仅半年时间，实现销售收入300万的销售收入。潜伏式复合固体润滑截齿组件在榆林、鄂尔多斯也已形成销售，2020年应用量将会迅速扩大，仅山西省、内蒙古自治区、榆林煤炭金三角地区产能超过11亿吨，该项目产品占市场份额20%，市场规模将超过600亿元。

应用报告

详见附件1

五、获得专利

详见附件2

著作权证书

详见附件3

七、产品检验报告

详见附件4