礦山機(jī)械部件失效原因及預(yù)防措施

朱旭明

摘要：高質(zhì)量的礦山開采技術(shù)離不開礦山機(jī)械的支撐。在礦山開采過程中，礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)不可避免的會發(fā)生一些破壞或者變形。為提高礦山開采效率和質(zhì)量，本文根據(jù)實踐經(jīng)驗對礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效破壞特點進(jìn)行了詳細(xì)分析，并針對各類礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效提出了相應(yīng)的預(yù)防措施和維修措施，為礦產(chǎn)開采行業(yè)的生產(chǎn)提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：礦山機(jī)械；機(jī)械失效；液壓故障；機(jī)械維修

0? ?引言

礦山機(jī)械在采礦作業(yè)中扮演著至關(guān)重要的作用，然而由于其在惡劣的環(huán)境中長期運行，機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效問題時有發(fā)生。這不僅會影響礦山的生產(chǎn)效益，還會對工作人員的生命財產(chǎn)安全造成威脅[1-2]。為了保證礦山機(jī)械的正常運行和生產(chǎn)效益，需要對機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效原因和模式進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的分析，并提出礦山機(jī)械在使用過程中的管理和維護(hù)建議[3-4]。本文旨在深入探討礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效分析及維修，建立科學(xué)的分析方法和維修措施，確保機(jī)械設(shè)備的安全運行和延長使用壽命。

1? ?礦山機(jī)械部件失效分析

1.1? ?常用礦山機(jī)械

礦山機(jī)械根據(jù)礦山的開采性質(zhì)，可分為地下礦山機(jī)械和露天礦山機(jī)械兩種類型。在地下礦山開采過程中，常用的機(jī)械設(shè)備有鉆探機(jī)、礦用卡車、提升機(jī)、裝載機(jī)、破碎機(jī)、篩分機(jī)、輸送機(jī)等，這些機(jī)械設(shè)備可以有效地提高礦山的生產(chǎn)效率和安全性。

而在露天礦山開采過程中，常用的機(jī)械設(shè)備有挖掘機(jī)、裝載機(jī)、卡車、鏟運機(jī)等，這些機(jī)械設(shè)備可以有效地開采和運輸大量的礦石和巖石，提高礦山的生產(chǎn)效率，并降低生產(chǎn)成本。根據(jù)礦山機(jī)械的種類，對下面幾類常見的礦山機(jī)械設(shè)備進(jìn)行故障失效分析。

1.2? ?液壓支護(hù)類礦山機(jī)械失效分析

液壓支護(hù)類機(jī)械設(shè)備在煤礦、金屬礦山、隧道工程等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，其主要作用是支撐和加固礦井或隧道的壁巖，以確保工作面的安全穩(wěn)定。這類設(shè)備主要采用液壓系統(tǒng)作為動力源，通過液壓缸來實現(xiàn)支撐桿的伸縮，以達(dá)到對礦井或隧道壁巖的支撐和加固。這些設(shè)備常見失效類型如下：

1.2.1? ?液壓系統(tǒng)失效

液壓系統(tǒng)是液壓支護(hù)類機(jī)械設(shè)備核心部件，其作用是將液壓油轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實現(xiàn)支撐桿的伸縮，從而對礦井或隧道壁巖進(jìn)行支撐和加固。如果液壓系統(tǒng)失效，將導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法正常工作，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生。

常見的液壓系統(tǒng)失效類型包括液壓泄漏、油管破裂、液壓缸密封失效等。其中液壓泄漏包括外泄漏和內(nèi)泄漏。內(nèi)泄漏是指液壓系統(tǒng)中的液體從高壓側(cè)泄漏到低壓側(cè)，或從工作元件的一側(cè)泄漏到另一側(cè)，或從閥芯內(nèi)部泄漏到閥芯外部。內(nèi)泄漏會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的工作效率下降，從而影響系統(tǒng)的工作性能。

外泄漏是指液壓系統(tǒng)中的液體，從系統(tǒng)的密封部位泄漏到外部環(huán)境中。外泄漏會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的液壓油量減少，從而影響系統(tǒng)的工作性能。外泄漏還會對環(huán)境造成污染，對工人的健康造成威脅。

此外，如果設(shè)備各部件之間沒有形成良好配合，使得部件與設(shè)備之間產(chǎn)生摩擦，會進(jìn)一步導(dǎo)致液壓油的溫度升高。液壓系統(tǒng)在油溫過高（超過70℃）的環(huán)境下持續(xù)工作，很可能會引起系統(tǒng)回路的失靈，嚴(yán)重?fù)p壞液壓系統(tǒng)的工作性能。

1.2.2? ?電氣系統(tǒng)失效

液壓支護(hù)類機(jī)械設(shè)備的電氣系統(tǒng)是其控制和驅(qū)動部件，是機(jī)械設(shè)備能夠正常工作的重要保障。在電氣系統(tǒng)中，包含著復(fù)雜的電路和電子元件，一旦出現(xiàn)故障排查起來將非常復(fù)雜。特別是在大型礦山機(jī)械設(shè)備上，通常會設(shè)計有可編程控制器（PLC），用于實現(xiàn)設(shè)備自動控制。

電氣PLC無輸出的故障，是一種典型的失效類型。這種故障可能會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法正常工作，從而影響生產(chǎn)效率和工作安全。PLC的失效故障可能是由于電源故障、電路板老化、元件損壞等原因?qū)е碌?，這些需要經(jīng)過專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行排查和修復(fù)。

通常，電源故障可能是由于電源電壓不穩(wěn)定、電源線路短路等原因?qū)е碌?，這會影響PLC的正常工作。電路板老化可能是由于長時間使用環(huán)境因素導(dǎo)致的，這會影響電路板的正常傳輸數(shù)據(jù)，從而影響PLC的正常工作。此外，元件老化、損壞、接觸不良等，均會使PLC無法正常運轉(zhuǎn)，從而影響機(jī)械設(shè)備的正常工作。

1.3? ?物料傳送類礦山機(jī)械失效分析

在礦山工程中，主要的傳送類機(jī)械設(shè)備包括輸送帶、斗式提升機(jī)和振動給料機(jī)等。輸送帶由輸送帶、驅(qū)動輪、彈簧、支撐架等部分組成。其優(yōu)點是輸送能力大，輸送距離遠(yuǎn)，適用于大批量、連續(xù)的物料輸送。輸送帶的缺點是占用空間大，維護(hù)成本高。輸送帶如圖1所示。

斗式提升機(jī)是一種將物料從低處提升到高處的機(jī)械設(shè)備，由提升機(jī)、斗、驅(qū)動裝置等部分組成。其優(yōu)點是輸送高度大，輸送量大，適用于垂直輸送。提升機(jī)的缺點是噪聲大，能耗高。振動給料機(jī)由振動器、料斗、輸送槽等部分組成。其優(yōu)點是輸送量大，輸送距離遠(yuǎn)，適用于粉狀、顆粒狀物料的輸送。振動給料機(jī)的缺點是易受物料的影響，需要經(jīng)常維護(hù)。這些傳送類機(jī)械的失效主要有以下幾種類型：

1.3.1? ?動力失效

物料傳送類機(jī)械設(shè)備的主要動力源是電機(jī)。電機(jī)失效常表現(xiàn)為軸承發(fā)熱、聲音異常、無法啟動或者啟動后緩慢停轉(zhuǎn)等。這些失效成因也各不相同，可能是由于電機(jī)內(nèi)部零部件的老化、損壞、缺乏潤滑、過載等原因?qū)е碌摹?/p>

1.3.2? ?傳動部件失效

一般來說，輸送帶的傳動部件如減速器、聯(lián)軸器等經(jīng)常容易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致輸送帶無法正常工作。減速器是用于降低輸送帶的轉(zhuǎn)速，使物料能夠以適當(dāng)?shù)乃俣冗\輸?shù)闹匾考?。如果減速器出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致輸送帶速度過快或過慢，甚至停轉(zhuǎn)。

聯(lián)軸器則是用于連接輸送帶的驅(qū)動軸和被驅(qū)動軸，使其能夠傳遞動力的重要部件。如果聯(lián)軸器出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致輸送帶的驅(qū)動軸和被驅(qū)動軸無法連接，導(dǎo)致輸送帶無法正常工作。此外，傳動部件還包括傳動皮帶、鏈條等，如果這些部件出現(xiàn)故障也會影響輸送帶的正常工作。

輸送帶承載的物料過多或者物料密度過大，會導(dǎo)致輸送帶的負(fù)載超過其承載能力。這會造成電機(jī)承受更大的負(fù)荷，超負(fù)荷運行，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)故障。此外，輸送帶的載荷過大還會導(dǎo)致輸送帶的張力增大，增加了輸送帶和傳動部件的磨損，縮短機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

1.4? ?破碎、掘進(jìn)類機(jī)械失效分析

破碎、掘進(jìn)類機(jī)械是礦山開采過程中的核心設(shè)備，用于將礦石破碎成所需大小，提高利用率。礦用卡車、提升機(jī)等用于將礦石運輸?shù)侥康牡?；破碎、掘進(jìn)類機(jī)械用于完成爆破、挖掘、填埋等工作，提高建設(shè)效率。使用這些機(jī)械設(shè)備可以提高礦石利用率、采礦效率，降低采礦成本。關(guān)于破碎、掘進(jìn)類機(jī)械失效的類型主要有以下幾種：

1.4.1? ?磨損失效

磨損失效會導(dǎo)致機(jī)械零部件的尺寸、形狀、表面質(zhì)量等發(fā)生變化，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的工作性能。以礦山中常用的破碎機(jī)為例，由于長期使用，其破碎錘頭和錘片會出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致破碎效率下降，破碎出來的礦石不再符合要求的尺寸。類似地，掘進(jìn)機(jī)的刀具也會因為長時間的使用而出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致掘進(jìn)效率下降。破碎機(jī)軸承磨損如圖2所示。

1.4.2? ?疲勞失效

破碎、掘進(jìn)類機(jī)械在礦山工作中需要承受較大的載荷，這種長時間高負(fù)荷的工作，會導(dǎo)致機(jī)械零部件的疲勞失效。疲勞失效是機(jī)械零部件在循環(huán)載荷作用下，發(fā)生的一種逐漸加劇的損傷過程，可能導(dǎo)致機(jī)械零部件出現(xiàn)裂紋、斷裂等故障，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的工作性能。

以礦山中常用的提升機(jī)和輸送機(jī)為例，長時間承受重物的載荷，導(dǎo)致其鏈條和皮帶輪等部件容易發(fā)生疲勞失效，從而發(fā)生鏈條斷裂或皮帶輪脫落等問題。除此之外，礦用卡車在運輸?shù)V石時也會承受較大的載荷，長時間使用會造成車輪和車架等部件發(fā)生疲勞失效，甚至導(dǎo)致車輛失控或發(fā)生事故。

1.4.3? ?腐蝕失效

地下礦山工作環(huán)境通常比較惡劣，大部分機(jī)械設(shè)備處于潮濕、腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中。這些機(jī)械零部件通常是由金屬制成的，而金屬在潮濕、腐蝕性環(huán)境中會發(fā)生腐蝕失效。這種失效會導(dǎo)致機(jī)械零部件的表面質(zhì)量、尺寸等發(fā)生變化，從而影響機(jī)械設(shè)備的工作性能、效率以及壽命。

2? ?礦山機(jī)械失效的預(yù)防措施

2.1? ?定期檢查

定期檢查對于長期在礦山進(jìn)行開采工作的機(jī)械設(shè)備來說是最重要的一環(huán)，這關(guān)系到礦山資源開采的經(jīng)濟(jì)成本和現(xiàn)場工作人員的人身安全。為了確保液壓支護(hù)類機(jī)械設(shè)備的正常運行，需要定期檢查液壓系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)等部件的運行狀態(tài)，及時處理和更換老化或損壞的密封件和管路，確保生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率。

對于物料傳送類機(jī)械設(shè)備，需要定期檢查電機(jī)的狀態(tài)和運行情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理動力故障等，確保機(jī)械設(shè)備的正常工作。同時，定期更換電機(jī)內(nèi)部的零部件并進(jìn)行潤滑，也是預(yù)防動力故障的重要措施。

對輸送類機(jī)械設(shè)備來說，需要定期檢查輸送帶的張力和傳動部件的磨損情況，及時更換磨損嚴(yán)重的部件，并定期檢查傳動部件的狀態(tài)和運行情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。除此之外，還可以通過定期更換磨損的零部件、加強(qiáng)潤滑和清洗等方式，延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。

2.2? ?及時維修

除了對礦山工程中的各類機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期檢查以外，還需要對檢查結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄，根據(jù)記錄，對有問題或者出現(xiàn)故障的機(jī)械設(shè)備提出合理的解決方案。對設(shè)備進(jìn)行維修之后，需要做好維修記錄，如每次維修的時間、維修內(nèi)容、維修人員等信息，以便于后續(xù)對該機(jī)械設(shè)備的整體工作狀態(tài)進(jìn)行追溯和分析。為確保每次出現(xiàn)機(jī)械故障時，能夠及時的解決各種問題，還需要建立一支專業(yè)的設(shè)備維修團(tuán)隊，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，及時處理設(shè)備故障，確保設(shè)備的正常運行。

2.3? ?規(guī)范使用

科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代速度加快，對于新興的機(jī)械設(shè)備使用方面提出了更高要求。礦山機(jī)械設(shè)備種類眾多，不同的機(jī)械設(shè)備有對應(yīng)的使用規(guī)范。礦山企業(yè)需要建立健全的管理制度，加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備的監(jiān)管，對存在的問題及時處理。

礦山企業(yè)需要加強(qiáng)對礦山機(jī)械的使用進(jìn)行培訓(xùn)和管理，確保操作人員具備足夠的專業(yè)知識和技能，并能夠正確使用和維護(hù)機(jī)械設(shè)備，避免給礦山開采工作帶來不可估量的影響。

機(jī)械設(shè)備使用與人員安全生產(chǎn)意識息息相關(guān)，要加強(qiáng)對安全生產(chǎn)的宣傳教育，提高全員安全意識，共同營造安全穩(wěn)定的工作環(huán)境。操作人員必須接受專業(yè)培訓(xùn)，掌握正確的操作方法和安全注意事項，并嚴(yán)格按照操作手冊或標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行操作，不得隨意更改機(jī)械的工作參數(shù)或操作流程，確保機(jī)械設(shè)備的安全運行。

3? ?結(jié)束語

礦山機(jī)械在采礦作業(yè)中扮演著至關(guān)重要的作用，然而由于其在惡劣的環(huán)境中長期運行，機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效問題時有發(fā)生。這不僅會影響礦山的生產(chǎn)效益，還會對工作人員的生命財產(chǎn)安全造成威脅礦山機(jī)械設(shè)備的失效可能會對生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，因此建立科學(xué)的分析方法和維修措施至關(guān)重要。

為提高礦山開采效率和質(zhì)量，本文根據(jù)實踐經(jīng)驗對礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效破壞特點進(jìn)行了詳細(xì)分析，并針對各類礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效提出了相應(yīng)的預(yù)防措施和維修措施，為礦產(chǎn)開采行業(yè)的生產(chǎn)提供有力支撐。通過這些措施的實施，可以確保機(jī)械設(shè)備的安全運行，延長機(jī)械設(shè)備使用壽命，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

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