露天采礦設備機械零件的損壞形式和修復措施探究

韓培軍

（國能準能神華準格爾能源有限責任公司，內蒙古鄂爾多斯 010300）

0.引言

隨著我國各個產業有色金屬需求的增加，采礦行業的技術水平也有所提高，許多露天采礦設備的自動化水平不斷提高，提高了采礦工作的效率，采礦設備技術水平的提高要會為其帶來全新的故障問題，會造成一系列機械零件損壞的問題。因此，需要對露天采礦設備機械零件的損壞方式與修復方法進行研究，保證各個機械設備產生的問題能夠得到及時解決，避免延誤采礦工作。

1.露天采礦設備機械零件主要的損壞形式和修復方法

1.1 齒輪類零件的損壞形式和修復措施

1.1.1 齒面磨損

出現齒面磨損的原因主要有3個：

（1）箱內油量不夠。油量缺乏會導致齒輪齒面與其他零件的摩擦力增大，齒輪運行過程中，齒面材料損耗會不正常增加，最終造成齒面磨損。

（2）雜物落入齒面。露天采礦設備在運行過程中一般直接暴露在室外環境當中，很可能會有灰塵、砂礫等落入齒面，造成齒面產生劃痕，影響齒輪的質量[1]。

（3）齒輪自身存在問題要會導致其齒面更容易受到磨損。例如與，齒輪在硬度不達標的情況更容易受到損壞，齒面就會出現比較明顯的破壞現象。

齒面磨損現象雖然在露天采礦設備齒輪零件當中比較常見，但一般不會對其實施維修工作，一方面是因為齒輪零件本身成本較低，更換所需要的花費并不高，如果堅持對其進行維修反而可能會消耗更多成本，得不償失；另一方面是因為程度嚴重的齒面磨損現象往往是不可逆的，難以得到有效復原，因此一般不對齒面磨損現象采取修復措施。齒面磨損問題比較容易得到解決，但同樣需要對其具有足夠的重視，對齒輪表面進行檢查。

1.1.2 斷齒

齒輪類零件之所以會產生斷齒現象，主要是因為齒輪荷載過大、齒輪彎曲強度不足、齒根存在缺陷，長期處于這種狀態下的齒輪齒根會產生彎曲現象，最終折斷。以在露天采礦機械當中應用比較廣泛的395B電鏟推壓三軸軸齒為例，該類齒輪發生斷齒現象后，就會導致軸齒嚙合精度降低，進而造成齒輪邊緣產生材料缺失，造成接觸應力增大；齒輪本身的受力也會缺乏均勻性，容易產生其他損壞現象，造成比較嚴重的露天采礦機械質量問題。針對斷齒現象，所采取的修復措施主要分為3個步驟：（1）要使用碳弧氣刨清根。（2）要使用工具進行電弧堆焊修復。一般采用手動修復的方式實施工作，在正式開始補焊修復工作之前，要提前做好焊口預熱工作；在完成補焊主流程后要做好焊口保溫，避免焊口產生損壞。（3）在徹底完成補焊工作之后，要使用角向磨機對齒輪進行打磨，塑造出合適的齒形對補焊工作成果進行檢查，如發現存在缺陷則要及時進行修復。斷齒問題會對露天采礦設備使用造成比較明顯的損害，要得到充分重視，做好斷齒齒輪的維修工作。

1.1.3 齒面點蝕和剝落

齒面點蝕和剝落現象是由齒輪接觸疲勞強度不足所導致的，齒輪如果在露天采礦設備運行過程中沒有得到充分的應用，就會出現點蝕與剝落現象，影響齒輪的正常使用。需要注意的是，齒面點蝕與剝落現象和齒面磨損存在一定不同。齒面點蝕與剝落現象往往是成塊發生的，且發生之后可能會在齒面留下凹坑。齒面點蝕剝落發生的主要過程為：首先齒面會產生比較細小的疲勞裂紋；接著，在齒輪不斷的運轉、嚙合過程中，疲勞裂紋的規模會逐漸擴大；潤滑油在這一過程中會沿著裂紋向齒輪深處不斷滲透，最終導致齒輪表面金屬受到侵蝕，進而剝落離開齒面。齒面點蝕和剝落問題的修復要求與齒面磨損問題相同，在過于嚴重的情況下通常不會對其實施維修工作，否則會出現成本浪費、時間浪費等問題[2]。齒輪齒面點蝕與剝落對齒輪壽命和整個露天采礦設備使用的負面影響相較普通的齒輪磨損要更加嚴重，因此要重視對齒面點蝕與剝落現象的檢查，對損壞的齒輪及時進行更換，否則可能會造成比較嚴重的露天采礦設備使用安全問題，為采礦工作帶來損失。

1.2 軸類零件的損壞形式和修復措施

（1）露天采礦設備當中的軸承類零件可能會出現斷軸現象。斷軸現象是因為軸本身承受荷載力過大或者受力過于集中而產生的，歸根結底是因為軸的使用和運行不夠科學。斷軸之后，即使對軸承進行連接修復，也會導致其結構不合理，無法發揮原有的功能，因此對于斷裂的軸承一般不進行修復，而是直接更換新的軸。

（2）軸類零件還會出現軸頸磨損的問題。這一問題的成因除了軸頸受力不合理，還有軸頸處缺少潤滑油而導致的摩擦力過大現象。針對軸頸磨損現象，可以采用補焊法、膠補法和調整換位法進行修補。在使用補焊法時，要采用材質強度差別不大的焊條進行補焊，在完成補焊后還要對零件進行加工，保證軸尺寸與功能的復原。在使用膠補法時，要注意保證厭氧膠能夠比較穩定地保持在液態或膏狀；將其涂抹在金屬表面后，厭氧膠會自動聚合，其聚合物具有一定堅韌程度。在使用調整換位法時，需要調整磨損軸的方向，使軸承受磨損程度較差的部位承受較大的荷載力。

1.3 軸承類零件的損壞形式和修復措施

軸承類零件出現的損壞形式主要有四種，分別是磨損、燒傷、保持架損壞與剝皮。磨損現象產生是因為軸承潤滑不良或存在異物進入；燒傷現象也有可能由上述因素引發，但同時也可能因為軸承安裝配合度不高和軸撓度過大所引發；保持架損壞現象產生主要是因為其安裝時不穩定和受到不正當沖擊所產生的；剝皮現象則是潤滑油涂抹量不足、荷載過大所導致的軸承損壞現象，需要注意的是產生這種損壞的軸承已經不具有修復價值。為了避免軸承類零件產生損壞，需要在安裝軸承時要遵守一定注意事項。要保證安裝環境的清潔，避免灰塵等雜物進入軸承結構；要避免強力沖壓現象，不能在安裝軸承過程中對其施加過大的外力，否則會導致軸承結構受到破壞會安裝松動；同時也要保證軸承安裝的專業性，盡可能采用專用工具完成安裝，避免使用布類、纖維類等非專業材料的情況出現；此外在進行軸承加熱時，要盡可能將加熱溫度控制在120℃以內，否則會引發回火效應，造成軸承損壞。要做好軸承類零件的安裝和維護，盡可能減小其各種損壞問題發生的概率，保證設備使用的安全性。

1.4 大型焊接結構件開裂的形式和修復措施

露天采礦設備當中存在規模較大的焊接結構件，這類結構件在使用過程中比較容易發生開裂問題，進而造成整個露天采礦設備出現運行問題。大型焊接結構件在運行過程中往往需要承受較大的荷載力，本身就比較容易受到外力破壞；同時還有可能發生工作人員對露天采礦設備操作不當的現象，進一步加大結構件開裂的發生概率；如果該操作問題長時間得不到更正，焊接結構件的原有焊縫出就有可能出現小規模裂紋，裂紋逐漸擴大，甚至有可能影響整個露天采礦設備的結構，造成設備損壞[3]。針對大型焊接結構開裂問題實施修復工作時，要根據具體的開裂程度和開裂頻率有針對性地使用修復手段。針對普通的結構件開裂現象，可以采用碳弧氣刨沿著裂縫方向打開一個坡口，接著使用角向磨光機對坡口進行打磨，去掉氧化層后使用合適的焊接材料進行補焊修復，再對焊接處的多余部分進行打磨去除。對于經常在某一處反復發生開裂問題的焊接結構件，則不能采用上述方式，否則問題嚴重性反而會進一步增加。要徹底對結構件開裂區域的材質進行更換，保證更換后的材質與母材性質接近，再進行焊接等工作。

2.露天采礦設備機械零件損壞現象的改善措施

2.1 優化管理概念

（1）對機械設備的操作實施管理，確保各項操作有效且符合規定，不會對設備當中的機械零件造成負面影響。要培養操作人員操作規范性的提高，也要安排專門的監督人員管理露天采礦設備機械零件的操作流程。

（2）要采用科學的管理方式，保證露天采礦設備機械管理的有效性。可以采取分級管理的方式，對不同層級的技術人員分配不同程度的露天采礦設備操作權限，如此一來可以在故障問題發生時第一時間完成追責工作，并明確故障損壞問題發生的原因，提高損壞現象處理的效率。

（3）要提高對露天采礦設備的管理力度。要加強對露天采礦設備的日常檢查和修理，加強對設備的監管力度，建立起完善的露天采礦設備管理制度，在外部為設備運行安全提供一定保障?？偠灾枰獙Ξ斍暗穆短觳傻V設備管理概念進行優化，從管理方面為露天采礦設備質量保障提供一定幫助，降低露天采礦設備各類質量問題的發生概率，進而優化采礦作業技術。

2.2 提升故障檢測能力

在進行故障檢測時，工作人員要根據具體情況選擇最具針對性的故障檢測方法，保證故障檢測工作的效果。

（1）工作人員要依據設備的工作狀態和工作條件判定故障發生的因素，例如要判定異常天氣是否會對露天采礦設備的零件造成損害，以保證故障發生的成因可以被正確地發現[4]。

（2）要充分利用信息技術，通過使用計算機收集多種數據，以實現對露天采礦設備故障的全方位調查，更加全面地判斷故障類型和故障成因，為其修復工作提供更加全面化的依據。

（3）要注重露天礦井中大型采礦設備的故障檢測。大型采礦設備一旦產生故障問題，對采礦作業和工作人員帶來的傷害是巨大的，因此必須要做好該設備的故障檢測，以免產生重大安全事故。要提升露天采礦設備故障檢測能力，保證設備運行安全。

2.3 做好信息管理

（1）要做到對露天采礦設備進行信息分類。當前我國采礦行業技術不斷發展，采礦設備的種類也越來越多，只有做好不同種類設備的信息分類，才能保證故障損壞處理工作的理論依據具有針對性，進而提高零件損壞修復工作的理論水平。

（2）要做好露天采礦設備的信息儲存。工作人員在利用露天采礦設備信息時，往往需要對其進行調??；而只有實現高質量的信息儲存，才能保證信息調取的順利性。要確保各個露天采礦設備的信息能夠在信息系統中得到集中，以便實現信息的集中管理。

（3）工作人員需要對各類露天采礦設備的信息具有一定的判斷能力。露天采礦設備故障的發生往往具有一定隨機性，因此在將理論轉化為實踐時，工作人員必須具有一定的隨機應變能力，以保證露天采礦設備的故障問題能夠得到合理的處理。信息管理工作是露天采礦設備故障處理的重要保障，能夠提高故障處理工作的科學性，因此要做好露天采礦設備的信息管理。

2.4 提高維修檢測人員管理

（1）要對維修檢測人員實施技術培訓，保證檢測人員對各項露天采礦設備損壞故障的成因和其修復方法都有充分的了解，以提高其損壞故障處理能力，提高損壞故障的處理效率。

（2）要適當提高露天采礦設備維修檢測人員的準入門檻，保證維修人員知識儲備的全面性[5]。當前隨著采礦技術的不斷發展，露天采礦設備的內部結構和使用技術越來越復雜，帶來了一系列全新的設備損壞故障問題。因此，維修檢測人員需要具有更多方面的知識，以實現露天采礦設備的全方位維修，保證該項工作的質量。

（3）要對維修檢測人員做好管理，尤其要做好不同維修檢測人員的工作安排和權力分工。要對特長不同的維修檢測人員安排不同類露天采礦設備的維修工作，以實現露天采礦設備維修檢測工作水平的最大化。要加強對露天采礦設備維修檢測人員的建設與管理，從人才方面為設備故障損壞問題的解決提供一定幫助。

3.結語

我國露天采礦設備在應用過程中會引發一系列零件磨損問題，包括齒輪零件、軸承零件等，該類損壞會降低采礦作業的效率，因此需要針對不同零件的實際損壞情況開展維修，也要采取一系列措施減少損壞現象的發生，以提高露天采礦設備的質量。露天采礦設備是實現我國采礦作業自動化的重要設備，其使用質量必須得到重視，以保證其實現對露天采礦工作的積極幫助作用。