露天采礦設備機械零件的損壞形式及修復措施分析

劉治光

（國家能源集團準能設備維修中心，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 采礦機械設備運作的特點

哈爾烏素露天煤礦的巖層主要是依靠6臺495HR電鏟進行剝離的。而在剝離挖掘的過程中，電鏟提升系統的作用和受力是最大的。提升系統主要由提升電機、提升減速箱、提升滾筒及其相關輔件組成。其中，提升制動器是提升輔件中最重要的部分，它安裝在提升電機一端，在提升系統中起到了剎車制動的作用。由于目前哈爾烏素露天煤礦為了提高生產效率，給495HR電鏟配備的是60m3的鏟斗。在采掘過程中提升系統的作用力最大，而在裝車時需要提升制動器給予制動保護狀態，保證100多噸的鏟斗滯空，這就給提升制動系統帶來了挑戰。495HR電鏟的提升制動器系統主要包括3個摩擦片、2個中心板、1個壓板、1個磨損板和1個氣缸組件。

然而，這些元件中任意一個元件損壞都需要拆卸制動器氣缸組件，氣缸組件由12個柱螺栓螺母緊固。這項維修工作看似簡單，實際操作起來確實很費時、費力。這主要是因為制動器系統工作原理是“彈簧制動，壓氣松閘”。在維修過程中，特別是安裝過程中，我們需要克服強大的彈簧力將制動器壓蓋裝好。在應用本發明之前，維修一次提升制動器就需要4h左右，費時又費力，而且還造成設備的長時間停機。495電鏟提升制動器拆裝工具的主要結構由雙頭螺桿、壓板、調整墊圈、旋緊螺母組成。螺桿是一根直徑為一英寸、長為380mm的雙頭螺紋桿，材質選用45#鋼，在桿的中部設有安裝用緊固卡槽；壓板是一塊厚為20mm、直徑為?320mm的圓形鋼構件，在圓形構件中央有一直徑為?28mm的孔；調整墊圈是兩組厚為5mm、10mm，外徑為?50mm、內徑為?28mm的環形構件；旋緊螺母為標準一英寸配套螺母。

2 露天采礦設備零件損壞形式與原因

2.1 露天采礦設備零件損壞的形式

（1）齒輪。在露天采礦設備進行運作的過程中，像超負荷運轉、齒輪彎曲強度低等問題都會使齒輪發生損壞或者是斷齒的現象，尤其是像應用較為普遍的395B電鏟推壓三軸軸齒很容易會發生斷裂，由于軸齒之間的嚙合精度比較低，會對齒輪的接角面造成很大的影響，從而出現較大的接觸應力，導致齒輪的荷載作用不夠均勻。

（2）軸承類零件。對于露天采礦的機械設備來講，軸承類零件最常見的損壞形式主要出現在磨損、燒傷、剝皮等相應的情況，若是潤滑不足或者是機械零件進入異物，這也是設備出現磨損現象的主要原因。若是軸承類零件出現以上的狀態，很有可能是因為周配合精度不足、設備擾度過大的原因。而剝皮主要是設備受到過大的荷載、潤滑不足等原因所造成的。

（3）焊接結構件。在機械設備進行露天采礦的過程當中，焊接結構件會承受比較大的壓力或者是荷載，若是工作人員對其進行不正當的操作，將會影響焊接結構件的質量。除此之外，若是焊接結構件的焊縫出現問題，也會由于集中應力的原因，在使用一段時間后就會產生裂紋，裂紋會隨著設備的使用時間進行延長，危害到設備的使用壽命。

（4）軸類零件。露天采礦設備中的軸類零件最常見的損壞方式就是斷軸和軸頸磨損，而斷軸的主要原因就是軸類零件承受了較大的壓力及荷載方式，或者是應力集中的原因而產生損壞。像395B推壓三軸出現斷裂、2800回轉以及行走減速箱輸入軸發生斷裂等情況，若是遇到這些問題，對工作人員應當不再采取相應的修復措施。對于軸頸磨損來講，潤滑油不足、荷載超出上限這些原因都是造成軸類零件出現損壞的原因。

（5）回轉支架出現問題。在日常的檢修中陸續發現由于超級螺栓松動或支架拉緊部分開裂導致回轉支架有下沉的現象，回轉支架出現輕微下沉時一般難以發現，由于2臺回轉減速機是通過齒輪與中盤大齒圈鋼性連接的，一旦減速機位置出現位移，就會造成咬嚙合不好、嚙合卡勁使回轉大齒圈磨損嚴重或齒圈掉齒回轉立軸折斷，甚至出現過減速機構卡死大齒圈導致電鏟無法做回轉運動的故障。為了徹底解決這一潛在隱患，我們準備在回轉保持架外側安裝兩部位移傳感器用來檢測回轉保持架的位置變化，當保持架出現移位時，位移傳感器就會感知到變化發出信號給PLC，然后，經過PLC信息對比向操作人員傳出報警信號，操作人員能夠及時通知檢修人員檢修。

2.2 設備零件出現故障的原因

（1）重視使用，忽視保養。在進行露天采礦的過程中，很多部門與工作人員往往都會忽略設備的質量問題，只會注重設備的保養。而露天采礦工作最終的目的就是為了盈利，所以設備在使用的過程中，都在思考怎樣提升自身的經濟效益和生產價值。對于采礦機械設備而言，在進行露天采礦的時候雖然是機械化運作，但依舊離不開工作人員對其進行操作。可是工作人員在進行操作的過程中，總是會被自己的工作經驗所驅使，影響設備的自身質量和采礦的效率。

一些機械設備在運營的過程中，由于很多工作人員重視設備的使用，忽略了設備的保養，也因此大大降低了采礦機械設備的維護成本,有的公司由于考慮到對機械設備所存在的問題加以維修和管理需要很大的費用,從而完全不會去管理存在問題的機械設備,對設備的問題也視而不見,寧愿花大錢重新制作設備也不愿在解決這些問題上浪費人力資源和金錢。長此以往，采礦機械設備所制造出的產品質量問題越來越大，在設備使用的過程中也出現了一定的安全問題，這也會直接影響采礦機械設備進行采礦的效率和安全問題。

（2）采礦機械設備的使用不規范。在采礦機械設備的產品制造的過程中，由于相關的工作人員沒有專業的技術和能力，也沒有根據設備操作的標準和規范進行生產，很容易就讓采礦機械設備零件處在超負荷工作的狀態，這樣也會對設備的生產和運營造成一定的影響。

與之同時，盡管很多的維護機械設備的員工由于長期都在進行同一種工作，已積攢了大量的工作經驗，可是，隨著年紀的增加，再加上自身的操作能力不能與時俱進，跟不上設備更新的進度，從而使他們的使用能力不規范。有一部分員工因為自己的工作量和工作時間都比較長，只會按照自己的工作經驗對設備的使用和問題進行操作和維修，如若機械設備發生一定的問題，工作人員也無法及時地去發現問題、解決問題，讓設備的質量逐漸下降，這也會對露天采礦的效率與質量造成很大的影響。

3 露天采礦設備機械零件的修復措施分析

3.1 推行“三定”管理制度

“三定”這項管理制度主要指的是對設備進行“定機、定人、定崗”制度。采礦機械設備中的相關人員在上崗之前，企業要對操作人員的專業能力和對操作設備的技術進行相關的培訓，讓操作的人員和安全管理人員都能對采礦機械設備的運行原理進行一定程度的掌握。

信息管理主要是包括對礦山開采的位置、勘測的信息、礦山的內部與外部信息等工作進行一定的管理，在將這些信息收集完整后，地理信息平臺會將其上傳到總控制器，工作人員可以通過計算機的輔助對信息系統進行一定的收集與管理，根據礦山當前所在的工作階段提供相應的信息與內容，確保機械設備進行測量的效率。只有采礦機械設備通過了試運行的時間，設備的零件和運行都趨于穩定的時候，才能讓設備投入露天采礦工作中，降低了機械因質量因素而導致安全問題的出現，也能防止在試運行的過程中出現一定程度的零件磨損。

3.2 加強對采礦機械設備的日常點檢管理

在對設備進行安全管理和維修的過程中，相關人員應當對設備本身的性能和結構做好一定的管理。員工在進行操作的過程中，需要及時地去發現采礦機械設備所存在的問題，并運用相關的措施處理機械故障，最大程度地降低采礦機械設備出現安全問題的概率。為了加強機械制造加工管理的工作進度，相關人員應當制定一份合理的設備維修和保養的方案，在進行工作的時候也要積累自己的經驗，加強維護和保養的標準，從而讓采礦機械設備的運營能夠更加穩定，延長機械設備的使用壽命。

比如，機械設備在進行露天采礦的過程中，很容易就會造成一定程度上的磨損，這會影響設備機械零件時的精準度，導致采礦機械設備在采礦的過程中發生誤差。與此同時，相關人員也可以利用設備的點監測數據，通過應用服務器及數據庫等構成一個完整的設備管理結構，并根據采礦機械設備的零件進行相應的維修和更換方案，如圖1所示。工作人員也能通過三維模擬圖對礦山周圍的建筑與地理信息進行了解，對工作人員開展測量與開采工作提供了幫助，只有工作人員對礦山的環境與條件了解后，才能在此基礎上進行露天采礦的工作，保障開采機械設備的工作質量。采礦機械設備的日常點檢管理也能在一定程度上增強檢測人員的責任意識，并在工作的過程中提高了采礦機械設備的可靠性，從而加強了機械制造產業的生產效率，為采礦機械設備的質量和安全管理奠定了相應的基礎。

圖1 設備點檢管理系統的構成

3.3 加強采礦機械設備的維修與安全管理力度

隨著新時期的不斷發展，機械制造企業也要重視設備的維修與安全管理的力度。并定期針對采礦機械設備的實際情況進行相關的檢查。對于一些具有精密性的采礦機械設備，操作人員也要利用精密性比較高的技術對設備進行檢測，讓設備一直能夠處在良好的工作狀態。為了加強采礦機械設備的質量和安全，相關部門也要構建一個專業的維修與安全小組，在日常的工作中加強安全管理的思想工作。而企業也要加強資金的投入，也能從中提高采礦機械設備的質量和效率，從而增加了采礦機械設備的使用期限，對設備的檢修流程進行詳細的劃分。

傳感器系統中具有超聲波測距儀、激光測距儀等相關的設備組成，由于無線通信網絡本身就能對信標的位置進行測量與定位，定位的精度會控制在5m的范圍內，精確地將井巷軸向定位進行有效的測量，保障機械設備的系統以及測量機理的運作，加強露天采礦工作的質量。例如，在對采礦機械設備進行周期性的檢測時，不要對設備內部的零件進行相應的質量檢測，還要對設備整體的運營狀態進行分析。管理人員在工作的過程中，也要在企業內部去公布采礦機械設備的使用步驟和在使用過程中應當注重的事項，并在檢修工作結束后，在企業的內部去說明本次的設備檢修結果，做好相應的備份。隨著相關部門進一步地加大采礦機械設備的維修與安全管理力度，能夠讓檢修人員快速地找到設備故障的位置，此后，只要按照維修的流程進行操作。通過這樣的方式，不僅能夠加強其維修力度和安全管理的力度，還能縮短維修的時間，從而促進了機械設備生產企業的經濟發展，增強了采礦機械設備的工作效率。

4 結語

縱觀全文來看，采礦機械設備本身的種類有很多種，工作人員在應用的過程中，也要對露天采礦工作進行合理的分析，盡可能地找到最適用于當前露天采礦的方式，在對采礦機械設備的前景進行展望的同時，也能有效地加強露天采礦工作的發展進程，還能幫助工作人員展開有效的工作，從而對我國礦業的發展給予很大的幫助。