露天采礦設備機械零件的損壞形式和修復措施分析

摘要：為了提升露天采礦設備機械零件的損壞識別與修復效率，深入分析了露天采礦設備機械零件的損壞形式、故障規(guī)律及其影響因素。為了優(yōu)化修復資源配置，通過綜合考慮損壞程度、修復難度和經(jīng)濟效益等因素，將修復項目劃分為不同級別，以便合理安排修復計劃和資源。研究結果表明，實施所提措施有助于提升露天采礦設備的運行穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，對于保障采礦作業(yè)的安全與高效具有重要意義。

關鍵詞：露天采礦設備；損壞形式；故障規(guī)律；修復方式；項目分級

0" "引言

露天采礦設備作為保障采礦作業(yè)順利進行的關鍵要素，其運行狀況直接影響到整個采礦工程的效率和成本[1]。然而，在復雜的露天采礦環(huán)境中，采礦設備機械零件往往會遭受各種形式的損壞，這不僅會影響設備的正常運行，還可能對采礦作業(yè)的安全造成潛在威脅。

對零件的損壞形式進行深入分析，并探討相應的修復措施，對于提高設備的使用壽命、降低維護成本、保障采礦作業(yè)的安全與效率具有重要意義[2]。本文旨在通過系統(tǒng)梳理露天采礦設備機械零件的損壞形式，分析損壞原因，進而提出針對性的修復措施，以期為采礦設備的維護與管理提供有益的參考。

1" "機械零件損壞形式與故障規(guī)律分析

1.1" "機械零件損壞形式

一是腐蝕損壞。由于露天采礦環(huán)境的特殊性，設備機械零件常常會受到腐蝕的影響。腐蝕會導致零件表面產(chǎn)生銹跡，甚至造成零件的穿孔或斷裂。二是疲勞損壞。疲勞損壞是指在長期使用條件下，因應力集中和交變載荷等原因而引起的構件開裂和斷裂。三是磨損損壞。磨損是露天采礦設備機械零件最常見的損壞形式之一。由于設備在運行過程中，零件之間會發(fā)生相對運動，導致零件表面逐漸磨損，進而影響設備的正常運行[3]。此外，露天采礦設備機械零件還可能出現(xiàn)斷裂、變形等損壞形式。這些損壞形式的出現(xiàn)，不僅會影響設備的正常運行，還可能對采礦作業(yè)的安全造成潛在威脅。

1.2" "機械零件故障規(guī)律

設備的故障率隨時間的推移呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，主要包括以下三個階段。①初期失效階段。在這一階段，因為新的摩擦副切削刃以及表面脫碳層被快速打磨平整，零件間的間隙變化很大，為此要對間隙進行及時地調(diào)整。另外，在這一階段，設備的制造、安裝等方面的薄弱環(huán)節(jié)也日益暴露。當設備在使用過程中被持續(xù)地調(diào)整和修正后，出錯率將會逐漸減少。②偶發(fā)故障期。在這個過程中，摩擦副的切削刃已經(jīng)被磨掉，脫碳層也被打磨干凈，機器在正常的工作狀態(tài)下，事故的發(fā)生概率很小[4]。偶然出現(xiàn)的失效，多為操作不當，維修不當，使用不規(guī)范等原因。偶然失效是指設備的實際有效壽命，通?？梢猿掷m(xù)相當長的一段時間。③耗損失效時期。在這個時期，因零件的長時間損耗，造成的失效率持續(xù)增加。通過對零部件進行有針對性地更換和維護，可以減少故障發(fā)生率，提高設備的使用壽命[5]。潛在故障問題像冰山藏在水中，這種情況可以用故障冰山表示。露天采礦設備機械零件故障冰山如圖1所示。

1.3" "故障與運行時間關系

在生產(chǎn)過程中，故障次數(shù)、維修費用和維修時間均隨生產(chǎn)年限的增長而增加，如圖2所示。

從圖2可以看出，減少設備維護成本的方法包括：增加偶然失效時間（即增加運行時間）、減少維護成本和維護人員工時。其中，合理地運行、強化維修保養(yǎng)是延長裝備壽命的重要手段，而降低維修成本與維修人員工時的主要手段則是降低維修成本。

2" "故障修復方式

2.1" "故障分類

選擇最佳的修復方式需要用最少的費用取得最好的修復效果[6]。通過上述分析對故障進行分類，露天采礦設備機械零件故障分類如圖3所示。

2.2" "故障修復方式

故障修復方式主要有3種：事后修復、計劃修復和狀態(tài)修復。在選擇故障修復方式時，需要遵循3個核心原則：一是修復費用低，以確保維修的經(jīng)濟性；二是修復可靠性高，以保證修復后的設備能夠穩(wěn)定運行；三是可操作性強，便于維修人員在實際操作中實施。

基于上述選擇原則，構建層次結構圖來清晰地展示決策過程。層次結構圖如圖4所示。結合圖4，建立三準則對總目標的判斷矩陣。總目標判斷矩陣如表1所示。表1中，b11～b33代表重要性權數(shù)。

2.3" "修復方式選擇

對于具有明顯發(fā)展階段的規(guī)則型故障，狀態(tài)維護占據(jù)主導地位，權重達到0.46，計劃維護緊隨其后，而事后維護權重為0.25。由于此類故障具有明確的規(guī)律性和發(fā)生前的征兆，因此預測、觀察和記錄變得尤為關鍵，使其特別適合采用視情維護策略。

在無發(fā)展階段的常規(guī)故障中，計劃維護權重最高，為0.46，事后維護權重緊隨其后，達到0.44，與計劃維護權重相近。狀態(tài)維護的權重則相對較低，僅為0.09?？紤]到計劃維護的精度問題，若故障影響較小，損失不大，事后維護或許更為合適。然而，若故障可能帶來嚴重后果，有計劃地進行維修則更為明智。因為這樣可以更精確地確定維修區(qū)域，提升計劃的精準度，實現(xiàn)預防性維修。

對于存在發(fā)展階段但無規(guī)律的不規(guī)則故障，狀態(tài)維護權重最高，達到0.49，事后維護權重為0.43，而計劃維護權重較低，為0.08。因此，在此類故障中，應優(yōu)先考慮狀態(tài)維護[8]。盡管此類故障無固定規(guī)律，但其漸進性使得預測、觀察和記錄成為可能，從而適用于視情維護。

對于那些既無發(fā)展階段又無規(guī)則性的故障，事后維護權重高達0.76，計劃維護權重次之。由于此類故障難以分析和預測，且狀態(tài)監(jiān)控難度較大，因此無論是計劃維護還是視情維護都難以有效實施，只能采取事后維護作為應對策略。

3" "修復項目分級

3.1" "修復工作的要求和流程

3.1.1" "修復工作的要求

修復工作應以最小化停工期為首要目標，力求使設備的性能得到最大程度地恢復與提升，從而確保設備維持最佳狀態(tài)和高度可靠性。

在設備維護過程中，應著重提高工作效率，減少人力投入，并有效控制成本。應該在問題顯現(xiàn)之前，主動進行檢查與預防，避免事后被動的維修。狀態(tài)監(jiān)控是主動發(fā)現(xiàn)并排除設備問題的重要工具，通過實時監(jiān)測設備狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取相應的維護措施。

3.1.2" "修復工作流程

露天采礦設備機械零件的修復維護工作涵蓋了多個關鍵環(huán)節(jié)。首先，需對零件進行徹底地清洗和清理，以去除附著在表面的污垢和雜質(zhì)，為后續(xù)的檢查和修復工作打下基礎。其次，通過詳細的檢查，可以準確判斷零件的損壞程度和故障類型，為后續(xù)的修復措施提供依據(jù)。再次，對零件進行必要的測試，確保其性能符合規(guī)定要求。從次，潤滑工作是確保零件正常運轉(zhuǎn)的關鍵步驟，能有效減少摩擦和磨損。在潤滑過程中，還需對零件進行適當?shù)卣{(diào)整和緊固，以確保其穩(wěn)定性和安全性。最后，對于無法修復或損壞嚴重的零件，及時進行更換，以恢復設備的整體性能。

3.2" "修復項目分級原則

一是根據(jù)損壞程度評估。根據(jù)零件損壞的嚴重程度，如磨損、斷裂、變形等，進行初步評估，確定修復工作的緊迫性和重要性。二是根據(jù)修復難度評估。考慮修復過程中所需的技術水平、設備條件、修復時間等因素，對修復難度進行評估，以便合理安排修復資源和人員。三是根據(jù)經(jīng)濟效益分析。結合修復成本與零件更換成本，對修復項目的經(jīng)濟效益進行分析，確保修復工作的經(jīng)濟合理性。

3.3" "修復項目分級

根據(jù)以上原則，將露天采礦設備機械零件修復項目分為以下3個等級：①一級修復項目。若零件損壞嚴重，影響設備正常運行，修復難度較大，需要專業(yè)技術人員和先進設備支持。此類項目應優(yōu)先安排修復資源，確保及時恢復設備功能。②二級修復項目。若零件損壞程度適中，修復難度一般，可在常規(guī)條件下進行修復。此類項目可根據(jù)修復資源情況靈活安排修復計劃。③三級修復項目。若零件損壞較輕，修復難度較小，可通過簡單操作或更換易損件完成修復。此類項目可結合設備維護計劃進行定期修復。

3.4" "損壞程度評分

3.4.1" "計算損壞程度評分

為了更科學地確定修復項目的分級，引入損壞程度評分的映射函數(shù)。假設零件的磨損深度為，損壞程度評分為D（范圍：0～100），定義一個線性或非線性映射函數(shù)來將磨損深度轉(zhuǎn)換為損壞程度評分。如果損壞程度評分與磨損深度的關系是線性的，則可以使用以下線性映射函數(shù)：

式中：a和b代表常數(shù)，需要根據(jù)實際情況來確定。

如果損壞程度評分與磨損深度的關系是非線性的，使用以下非線性映射函數(shù)：

式中：c、d、e代表常數(shù)。

3.4.2" "確定損壞程度評分

首先，領域內(nèi)的專家根據(jù)他們的經(jīng)驗來評估不同磨損深度對應的損壞程度評分。其次，如果有歷史數(shù)據(jù)記錄了零件的磨損深度和對應的損壞程度評分，可以使用這些數(shù)據(jù)來擬合映射函數(shù)。最后，可以通過實際測量不同零件的磨損深度，評估其損壞程度評分，并用這些數(shù)據(jù)來驗證和調(diào)整映射函數(shù)。一旦確定了映射函數(shù)的參數(shù)，就可以使用該函數(shù)來計算任意磨損深度對應的損壞程度評分。根據(jù)評分確定修復項目，完成對露天采礦設備機械零件的修復即可。

4" "結束語

為了提升露天采礦設備機械零件的損壞識別與修復效率，本文深入分析了露天采礦設備機械零件的損壞形式、故障規(guī)律及其影響因素。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，不同零件損壞的原因和形式多種多樣，需要采取針對性的修復措施。同時，加強設備的日常維護和保養(yǎng)，提高操作人員的技能水平，也是減少零件損壞、延長設備使用壽命的有效途徑。

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