礦山機械部件失效原因及預防措施

朱旭明

摘要：高質量的礦山開采技術離不開礦山機械的支撐。在礦山開采過程中，礦山機械結構不可避免的會發生一些破壞或者變形。為提高礦山開采效率和質量，本文根據實踐經驗對礦山機械結構的失效破壞特點進行了詳細分析，并針對各類礦山機械結構的失效提出了相應的預防措施和維修措施，為礦產開采行業的生產提供有力支撐。

關鍵詞：礦山機械；機械失效；液壓故障；機械維修

0? ?引言

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

1? ?礦山機械部件失效分析

1.1? ?常用礦山機械

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

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

1.2? ?液壓支護類礦山機械失效分析

液壓支護類機械設備在煤礦、金屬礦山、隧道工程等領域都有廣泛應用，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定。這類設備主要采用液壓系統作為動力源，通過液壓缸來實現支撐桿的伸縮，以達到對礦井或隧道壁巖的支撐和加固。這些設備常見失效類型如下：

1.2.1? ?液壓系統失效

液壓系統是液壓支護類機械設備核心部件，其作用是將液壓油轉化為機械能，實現支撐桿的伸縮，從而對礦井或隧道壁巖進行支撐和加固。如果液壓系統失效，將導致機械設備無法正常工作，嚴重的甚至會導致生產事故的發生。

常見的液壓系統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泄漏。內泄漏是指液壓系統中的液體從高壓側泄漏到低壓側，或從工作元件的一側泄漏到另一側，或從閥芯內部泄漏到閥芯外部。內泄漏會導致液壓系統的工作效率下降，從而影響系統的工作性能。

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

此外，如果設備各部件之間沒有形成良好配合，使得部件與設備之間產生摩擦，會進一步導致液壓油的溫度升高。液壓系統在油溫過高（超過70℃）的環境下持續工作，很可能會引起系統回路的失靈，嚴重損壞液壓系統的工作性能。

1.2.2? ?電氣系統失效

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

電氣PLC無輸出的故障，是一種典型的失效類型。這種故障可能會導致機械設備無法正常工作，從而影響生產效率和工作安全。PLC的失效故障可能是由于電源故障、電路板老化、元件損壞等原因導致的，這些需要經過專業的技術人員進行排查和修復。

通常，電源故障可能是由于電源電壓不穩定、電源線路短路等原因導致的，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境因素導致的，這會影響電路板的正常傳輸數據，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，從而影響機械設備的正常工作。

1.3? ?物料傳送類礦山機械失效分析

在礦山工程中，主要的傳送類機械設備包括輸送帶、斗式提升機和振動給料機等。輸送帶由輸送帶、驅動輪、彈簧、支撐架等部分組成。其優點是輸送能力大，輸送距離遠，適用于大批量、連續的物料輸送。輸送帶的缺點是占用空間大，維護成本高。輸送帶如圖1所示。

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

1.3.1? ?動力失效

物料傳送類機械設備的主要動力源是電機。電機失效常表現為軸承發熱、聲音異常、無法啟動或者啟動后緩慢停轉等。這些失效成因也各不相同，可能是由于電機內部零部件的老化、損壞、缺乏潤滑、過載等原因導致的。

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、聯軸器等經常容易出現故障，導致輸送帶無法正常工作。減速器是用于降低輸送帶的轉速，使物料能夠以適當的速度運輸的重要部件。如果減速器出現故障，可能會導致輸送帶速度過快或過慢，甚至停轉。

聯軸器則是用于連接輸送帶的驅動軸和被驅動軸，使其能夠傳遞動力的重要部件。如果聯軸器出現故障，可能會導致輸送帶的驅動軸和被驅動軸無法連接，導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，會導致輸送帶的負載超過其承載能力。這會造成電機承受更大的負荷，超負荷運行，進而導致電機故障。此外，輸送帶的載荷過大還會導致輸送帶的張力增大，增加了輸送帶和傳動部件的磨損，縮短機械設備的使用壽命。

1.4? ?破碎、掘進類機械失效分析

破碎、掘進類機械是礦山開采過程中的核心設備，用于將礦石破碎成所需大小，提高利用率。礦用卡車、提升機等用于將礦石運輸到目的地；破碎、掘進類機械用于完成爆破、挖掘、填埋等工作，提高建設效率。使用這些機械設備可以提高礦石利用率、采礦效率，降低采礦成本。關于破碎、掘進類機械失效的類型主要有以下幾種：

1.4.1? ?磨損失效

磨損失效會導致機械零部件的尺寸、形狀、表面質量等發生變化，進而影響機械設備的工作性能。以礦山中常用的破碎機為例，由于長期使用，其破碎錘頭和錘片會出現磨損，導致破碎效率下降，破碎出來的礦石不再符合要求的尺寸。類似地，掘進機的刀具也會因為長時間的使用而出現磨損，導致掘進效率下降。破碎機軸承磨損如圖2所示。

1.4.2? ?疲勞失效

破碎、掘進類機械在礦山工作中需要承受較大的載荷，這種長時間高負荷的工作，會導致機械零部件的疲勞失效。疲勞失效是機械零部件在循環載荷作用下，發生的一種逐漸加劇的損傷過程，可能導致機械零部件出現裂紋、斷裂等故障，進而影響機械設備的工作性能。

以礦山中常用的提升機和輸送機為例，長時間承受重物的載荷，導致其鏈條和皮帶輪等部件容易發生疲勞失效，從而發生鏈條斷裂或皮帶輪脫落等問題。除此之外，礦用卡車在運輸礦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生疲勞失效，甚至導致車輛失控或發生事故。

1.4.3? ?腐蝕失效

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

2? ?礦山機械失效的預防措施

2.1? ?定期檢查

定期檢查對于長期在礦山進行開采工作的機械設備來說是最重要的一環，這關系到礦山資源開采的經濟成本和現場工作人員的人身安全。為了確保液壓支護類機械設備的正常運行，需要定期檢查液壓系統、機械結構和電氣系統等部件的運行狀態，及時處理和更換老化或損壞的密封件和管路，確保生產安全和生產效率。

對于物料傳送類機械設備，需要定期檢查電機的狀態和運行情況，及時發現和處理動力故障等，確保機械設備的正常工作。同時，定期更換電機內部的零部件并進行潤滑，也是預防動力故障的重要措施。

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

2.2? ?及時維修

除了對礦山工程中的各類機械設備進行定期檢查以外，還需要對檢查結果進行詳細記錄，根據記錄，對有問題或者出現故障的機械設備提出合理的解決方案。對設備進行維修之后，需要做好維修記錄，如每次維修的時間、維修內容、維修人員等信息，以便于后續對該機械設備的整體工作狀態進行追溯和分析。為確保每次出現機械故障時，能夠及時的解決各種問題，還需要建立一支專業的設備維修團隊，對機械設備進行定期檢查和維護，及時處理設備故障，確保設備的正常運行。

2.3? ?規范使用

科學技術的高速發展，機械設備的更新換代速度加快，對于新興的機械設備使用方面提出了更高要求。礦山機械設備種類眾多，不同的機械設備有對應的使用規范。礦山企業需要建立健全的管理制度，加強對機械設備的監管，對存在的問題及時處理。

礦山企業需要加強對礦山機械的使用進行培訓和管理，確保操作人員具備足夠的專業知識和技能，并能夠正確使用和維護機械設備，避免給礦山開采工作帶來不可估量的影響。

機械設備使用與人員安全生產意識息息相關，要加強對安全生產的宣傳教育，提高全員安全意識，共同營造安全穩定的工作環境。操作人員必須接受專業培訓，掌握正確的操作方法和安全注意事項，并嚴格按照操作手冊或標準程序進行操作，不得隨意更改機械的工作參數或操作流程，確保機械設備的安全運行。

3? ?結束語

礦山機械在采礦作業中扮演著至關重要的作用，然而由于其在惡劣的環境中長期運行，機械結構的失效問題時有發生。這不僅會影響礦山的生產效益，還會對工作人員的生命財產安全造成威脅礦山機械設備的失效可能會對生產造成嚴重的影響，因此建立科學的分析方法和維修措施至關重要。

為提高礦山開采效率和質量，本文根據實踐經驗對礦山機械結構的失效破壞特點進行了詳細分析，并針對各類礦山機械結構的失效提出了相應的預防措施和維修措施，為礦產開采行業的生產提供有力支撐。通過這些措施的實施，可以確保機械設備的安全運行，延長機械設備使用壽命，提高生產效率和經濟效益。

參考文獻

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