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【摘要】根据目前国内外根据磨损理论发展的采用金属磨损自修复抗磨剂的技术较为成熟，市场上自修复材料品种较多，为实现节能降耗、延长机械装备的使用寿命，本次我们选用金属磨损自修材料实现对绞车减速器的修复。
【关键词】金属；抗磨自修复剂；应用
1、前言
同华煤矿+352水平主井2JTB2×1-24绞车于1985年安装试运行，该绞车为重庆矿山机械厂生产，安装JSZ-2×500双力线中心驱动减速器（速比20，输入功率160KW，额定扭矩4000NM），采用1.1m3矿车装煤提升，双滚筒每次提升12个（重车6个，空车6个）。该绞车运行至今已经28年，经过多年的高负荷运转，其减速器因磨损严重，齿面出现较为严重的点蚀和剥落，且减速器输出端已出现漏油现象，造成绞车能耗高。且主井运煤斜井作为现目前全矿井唯一的运煤通道，如该绞车发生故障，全矿井的运煤系统将陷入瘫痪，对矿井的生产将造成较大的 影响。而该绞车的生产厂重庆矿山机械厂已于上世纪90年代末破产，购买配件困难，若另寻厂家生产，会增加配件成本，若将整个减速器更换，约需资金20万元左右，考虑到经济及节能降耗的原则，我们采用金属磨损自修材料实现对绞车减速器的修复。
2、磨损理论现状
摩擦现象普遍存在于人类社会物质生产和生活中，其过程实质上就是能量消耗过程。由摩擦造成的能源损失是巨大的，据统计，世界能源的50%～70%都是由于摩擦而损失掉了。摩擦海会导致零件磨损，而磨损则是造成机械设备失效的三大原因（磨损、腐蚀和断裂）之一，大约有80%的零件损坏是由于各种形式的磨损造成的。而磨檫与磨损通常同时存在，造成巨大的材料和能源损失。
随着科学技术的迅猛发展，现代机械设备向高功率、高热负荷、高压、长使用寿命方向发展，磨损问题则更加严峻。随着能源的逐步缺乏和可持续发展的要求，提高现有刚制零件摩擦副寿命或对已磨损零件进行修复从而达到节省材料、降低能耗和提高经济效益显得尤为紧迫和重要。
3、金属磨损自修复技术研究现状
为了使摩擦副材料在摩擦过程中产生自动修复磨损表面的功能，就需要具有自修复功能的润滑添加剂。这种添加剂可以在摩擦过程中，利用摩擦产生的机械摩擦作用和热能及电化学作用，使摩擦副与润滑材料之间产生能量交换和物质交换，从而在摩擦表面上形成金属保护膜、金属氧化物保护膜、有机聚合物膜、物理或化学吸附膜等，以补偿摩擦副的磨损与腐蚀，形成磨损自修复效应。
4、陶瓷添加剂
陶瓷添加剂自修复的特点是可以在对机器不拆卸的情况，利用机器运行过程中的摩擦效应，修复剂、金属磨屑和其它参与摩擦的物质在微观起伏的低凹处沉积，并在局部高温和高压作用下，发生合成硬化作用生产陶瓷保护层。在实际使用中只要充分保持陶瓷保护层的形成和数量就不必更换零件。由陶瓷添加剂形成的陶瓷保护层与基体呈化学键结合，接触表面超硬超滑，具有比原始金属表面更好的抗磨损和抗腐蚀性能，更高的硬度、热稳定性和耐热冲击性。
5、主井双滚筒2米绞车应用金属抗磨自修复剂前的参数测试
在应用金属抗磨自修复剂前，我们先测试了，主井双滚筒2米绞车提升12个1.1m3矿车（6个重车，6个空车）时的各项参数，测试的参数如下：
电压：AC 675V；电机额定功率：160KW 实测电流：Ia=142A、Ib=135、Ic=139；
平均电流为：138.6A
6、修复三个阶段
采用金属抗磨自修复剂，通过清洗、吸附、渗透以及利用摩擦能产生的无数个闪温同时在催化剂和活化剂作用下，形成无数微烧结，在金属摩擦表面很快形成一层金属陶瓷改性层，从使用材料到形成改性层可分为三个阶段。
第一阶段超细研磨。再光洁的表面都存在凸凹现象，在其凹境内充满着磨损产物及油和添加剂分解物，当机器运转时，两摩擦表面的凸凹体进行互相摩擦，对凹口进行一步的研磨，使其充分细化并在高温作用下，发生物理和化学反应，在摩擦表面形成金属陶瓷晶体，生成耐磨改性层。
第二阶段为清理吸附，自修复材料有很强的吸附渗透性能，表面凹坑处存留的污染物被磷酸盐玻璃体清除，并由被研磨细化和烧结溶状的修复材料细粒填充。
第三阶段为表面修复阶段，由修复材料通过修复渗透，利用摩擦功能闪温及在催化剂、活化剂的作用下，产生无数个微烧结，在金属摩擦表面很快形成金属陶瓷改性层，大量金属陶瓷晶体构成耐磨改性层，在表面磨损严重的孔洞较多的区域耐磨改性层较厚，最终实现了对零部件摩擦表面几何形状的修复和配合间隙优化。
添加金属抗磨自修复剂数量
2013年1月30日，对主井2米绞车减速器添加JBO2A-2型金属抗磨自修复剂（陶瓷添加剂），该材料用量与磨损面积、磨损量大小、润滑油的多少成正比，通常10公升润滑油加入90毫升加强型的自修复材料一瓶，根据润滑油量，本次加入添加剂250ML浓缩型（90ml/瓶）。
添加日期 产品型号 添加修复剂数量 金额（元） 备注
2013.1.30 JBO2A-2 250ml（90ml/瓶） 1946 730元/瓶
7、抗磨自修复剂添加后的性能参数
2013年2月28日，在试用JBO2A-2型金属抗磨自修复剂（陶瓷添加剂）接近一个月的时间，在对绞车电机电流进行实测。测试时，同样主井双滚筒2米绞车提升12个1.1矿车（6个重车，6个空车）时的各项参数，测试的参数如下：
电压：AC 656V；电机额定功率：160KW实测电流：Ia=132A、Ib=139、Ic=135；
平均电流为：135.3A
8、测试前后效果对比
8.1电流下降率：（138.6-135.3）/138.6×100%=2.38%
8.2节电率：p=UI COS￠=1.732×0.66×3.3×0.86=3.24KW
8.3减速器不存在漏油现象。
9、结论
9.1从绞车的运行电流比较，添加金属抗磨自修复剂前电机的三相平均电流为138.6A，试用后电机的三相平均电流为135.3A，电流下降了2.38%，同比能耗降低了2.38%。
9.2从减速器输出端看，未添加金属抗磨自修复剂前减速器存在漏油，添加金属抗磨自修复剂后，漏油情况得到了明显的改善。
9.3减速器的噪音明显下降，对保护绞车作业人员身心健康起到了重要作用。
9.4绞车按年运行330天，每天运行15小时，每度电费按0.55元计算，添加金属抗磨自修复剂后，年节约电费8820.9元。
9.5在不更换齿轮减速箱，也不开箱更换齿轮的情况，延長了减速箱的使用寿命，且节约了购置减速器的20万元的费用，采用金属抗磨自修复剂修复齿轮磨损的方法值得推广应用。
【关键词】金属；抗磨自修复剂；应用
1、前言
同华煤矿+352水平主井2JTB2×1-24绞车于1985年安装试运行，该绞车为重庆矿山机械厂生产，安装JSZ-2×500双力线中心驱动减速器（速比20，输入功率160KW，额定扭矩4000NM），采用1.1m3矿车装煤提升，双滚筒每次提升12个（重车6个，空车6个）。该绞车运行至今已经28年，经过多年的高负荷运转，其减速器因磨损严重，齿面出现较为严重的点蚀和剥落，且减速器输出端已出现漏油现象，造成绞车能耗高。且主井运煤斜井作为现目前全矿井唯一的运煤通道，如该绞车发生故障，全矿井的运煤系统将陷入瘫痪，对矿井的生产将造成较大的 影响。而该绞车的生产厂重庆矿山机械厂已于上世纪90年代末破产，购买配件困难，若另寻厂家生产，会增加配件成本，若将整个减速器更换，约需资金20万元左右，考虑到经济及节能降耗的原则，我们采用金属磨损自修材料实现对绞车减速器的修复。
2、磨损理论现状
摩擦现象普遍存在于人类社会物质生产和生活中，其过程实质上就是能量消耗过程。由摩擦造成的能源损失是巨大的，据统计，世界能源的50%～70%都是由于摩擦而损失掉了。摩擦海会导致零件磨损，而磨损则是造成机械设备失效的三大原因（磨损、腐蚀和断裂）之一，大约有80%的零件损坏是由于各种形式的磨损造成的。而磨檫与磨损通常同时存在，造成巨大的材料和能源损失。
随着科学技术的迅猛发展，现代机械设备向高功率、高热负荷、高压、长使用寿命方向发展，磨损问题则更加严峻。随着能源的逐步缺乏和可持续发展的要求，提高现有刚制零件摩擦副寿命或对已磨损零件进行修复从而达到节省材料、降低能耗和提高经济效益显得尤为紧迫和重要。
3、金属磨损自修复技术研究现状
为了使摩擦副材料在摩擦过程中产生自动修复磨损表面的功能，就需要具有自修复功能的润滑添加剂。这种添加剂可以在摩擦过程中，利用摩擦产生的机械摩擦作用和热能及电化学作用，使摩擦副与润滑材料之间产生能量交换和物质交换，从而在摩擦表面上形成金属保护膜、金属氧化物保护膜、有机聚合物膜、物理或化学吸附膜等，以补偿摩擦副的磨损与腐蚀，形成磨损自修复效应。
4、陶瓷添加剂
陶瓷添加剂自修复的特点是可以在对机器不拆卸的情况，利用机器运行过程中的摩擦效应，修复剂、金属磨屑和其它参与摩擦的物质在微观起伏的低凹处沉积，并在局部高温和高压作用下，发生合成硬化作用生产陶瓷保护层。在实际使用中只要充分保持陶瓷保护层的形成和数量就不必更换零件。由陶瓷添加剂形成的陶瓷保护层与基体呈化学键结合，接触表面超硬超滑，具有比原始金属表面更好的抗磨损和抗腐蚀性能，更高的硬度、热稳定性和耐热冲击性。
5、主井双滚筒2米绞车应用金属抗磨自修复剂前的参数测试
在应用金属抗磨自修复剂前，我们先测试了，主井双滚筒2米绞车提升12个1.1m3矿车（6个重车，6个空车）时的各项参数，测试的参数如下：
电压：AC 675V；电机额定功率：160KW 实测电流：Ia=142A、Ib=135、Ic=139；
平均电流为：138.6A
6、修复三个阶段
采用金属抗磨自修复剂，通过清洗、吸附、渗透以及利用摩擦能产生的无数个闪温同时在催化剂和活化剂作用下，形成无数微烧结，在金属摩擦表面很快形成一层金属陶瓷改性层，从使用材料到形成改性层可分为三个阶段。
第一阶段超细研磨。再光洁的表面都存在凸凹现象，在其凹境内充满着磨损产物及油和添加剂分解物，当机器运转时，两摩擦表面的凸凹体进行互相摩擦，对凹口进行一步的研磨，使其充分细化并在高温作用下，发生物理和化学反应，在摩擦表面形成金属陶瓷晶体，生成耐磨改性层。
第二阶段为清理吸附，自修复材料有很强的吸附渗透性能，表面凹坑处存留的污染物被磷酸盐玻璃体清除，并由被研磨细化和烧结溶状的修复材料细粒填充。
第三阶段为表面修复阶段，由修复材料通过修复渗透，利用摩擦功能闪温及在催化剂、活化剂的作用下，产生无数个微烧结，在金属摩擦表面很快形成金属陶瓷改性层，大量金属陶瓷晶体构成耐磨改性层，在表面磨损严重的孔洞较多的区域耐磨改性层较厚，最终实现了对零部件摩擦表面几何形状的修复和配合间隙优化。
添加金属抗磨自修复剂数量
2013年1月30日，对主井2米绞车减速器添加JBO2A-2型金属抗磨自修复剂（陶瓷添加剂），该材料用量与磨损面积、磨损量大小、润滑油的多少成正比，通常10公升润滑油加入90毫升加强型的自修复材料一瓶，根据润滑油量，本次加入添加剂250ML浓缩型（90ml/瓶）。
添加日期 产品型号 添加修复剂数量 金额（元） 备注
2013.1.30 JBO2A-2 250ml（90ml/瓶） 1946 730元/瓶
7、抗磨自修复剂添加后的性能参数
2013年2月28日，在试用JBO2A-2型金属抗磨自修复剂（陶瓷添加剂）接近一个月的时间，在对绞车电机电流进行实测。测试时，同样主井双滚筒2米绞车提升12个1.1矿车（6个重车，6个空车）时的各项参数，测试的参数如下：
电压：AC 656V；电机额定功率：160KW实测电流：Ia=132A、Ib=139、Ic=135；
平均电流为：135.3A
8、测试前后效果对比
8.1电流下降率：（138.6-135.3）/138.6×100%=2.38%
8.2节电率：p=UI COS￠=1.732×0.66×3.3×0.86=3.24KW
8.3减速器不存在漏油现象。
9、结论
9.1从绞车的运行电流比较，添加金属抗磨自修复剂前电机的三相平均电流为138.6A，试用后电机的三相平均电流为135.3A，电流下降了2.38%，同比能耗降低了2.38%。
9.2从减速器输出端看，未添加金属抗磨自修复剂前减速器存在漏油，添加金属抗磨自修复剂后，漏油情况得到了明显的改善。
9.3减速器的噪音明显下降，对保护绞车作业人员身心健康起到了重要作用。
9.4绞车按年运行330天，每天运行15小时，每度电费按0.55元计算，添加金属抗磨自修复剂后，年节约电费8820.9元。
9.5在不更换齿轮减速箱，也不开箱更换齿轮的情况，延長了减速箱的使用寿命，且节约了购置减速器的20万元的费用，采用金属抗磨自修复剂修复齿轮磨损的方法值得推广应用。