露天采矿设备机械零件的损坏形式和修复措施探究

韩培军

（国能准能神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 010300）

0.引言

随着我国各个产业有色金属需求的增加，采矿行业的技术水平也有所提高，许多露天采矿设备的自动化水平不断提高，提高了采矿工作的效率，采矿设备技术水平的提高要会为其带来全新的故障问题，会造成一系列机械零件损坏的问题。因此，需要对露天采矿设备机械零件的损坏方式与修复方法进行研究，保证各个机械设备产生的问题能够得到及时解决，避免延误采矿工作。

1.露天采矿设备机械零件主要的损坏形式和修复方法

1.1 齿轮类零件的损坏形式和修复措施

1.1.1 齿面磨损

出现齿面磨损的原因主要有3个：

（1）箱内油量不够。油量缺乏会导致齿轮齿面与其他零件的摩擦力增大，齿轮运行过程中，齿面材料损耗会不正常增加，最终造成齿面磨损。

（2）杂物落入齿面。露天采矿设备在运行过程中一般直接暴露在室外环境当中，很可能会有灰尘、砂砾等落入齿面，造成齿面产生划痕，影响齿轮的质量[1]。

（3）齿轮自身存在问题要会导致其齿面更容易受到磨损。例如与，齿轮在硬度不达标的情况更容易受到损坏，齿面就会出现比较明显的破坏现象。

齿面磨损现象虽然在露天采矿设备齿轮零件当中比较常见，但一般不会对其实施维修工作，一方面是因为齿轮零件本身成本较低，更换所需要的花费并不高，如果坚持对其进行维修反而可能会消耗更多成本，得不偿失；另一方面是因为程度严重的齿面磨损现象往往是不可逆的，难以得到有效复原，因此一般不对齿面磨损现象采取修复措施。齿面磨损问题比较容易得到解决，但同样需要对其具有足够的重视，对齿轮表面进行检查。

1.1.2 断齿

齿轮类零件之所以会产生断齿现象，主要是因为齿轮荷载过大、齿轮弯曲强度不足、齿根存在缺陷，长期处于这种状态下的齿轮齿根会产生弯曲现象，最终折断。以在露天采矿机械当中应用比较广泛的395B电铲推压三轴轴齿为例，该类齿轮发生断齿现象后，就会导致轴齿啮合精度降低，进而造成齿轮边缘产生材料缺失，造成接触应力增大；齿轮本身的受力也会缺乏均匀性，容易产生其他损坏现象，造成比较严重的露天采矿机械质量问题。针对断齿现象，所采取的修复措施主要分为3个步骤：（1）要使用碳弧气刨清根。（2）要使用工具进行电弧堆焊修复。一般采用手动修复的方式实施工作，在正式开始补焊修复工作之前，要提前做好焊口预热工作；在完成补焊主流程后要做好焊口保温，避免焊口产生损坏。（3）在彻底完成补焊工作之后，要使用角向磨机对齿轮进行打磨，塑造出合适的齿形对补焊工作成果进行检查，如发现存在缺陷则要及时进行修复。断齿问题会对露天采矿设备使用造成比较明显的损害，要得到充分重视，做好断齿齿轮的维修工作。

1.1.3 齿面点蚀和剥落

齿面点蚀和剥落现象是由齿轮接触疲劳强度不足所导致的，齿轮如果在露天采矿设备运行过程中没有得到充分的应用，就会出现点蚀与剥落现象，影响齿轮的正常使用。需要注意的是，齿面点蚀与剥落现象和齿面磨损存在一定不同。齿面点蚀与剥落现象往往是成块发生的，且发生之后可能会在齿面留下凹坑。齿面点蚀剥落发生的主要过程为：首先齿面会产生比较细小的疲劳裂纹；接着，在齿轮不断的运转、啮合过程中，疲劳裂纹的规模会逐渐扩大；润滑油在这一过程中会沿着裂纹向齿轮深处不断渗透，最终导致齿轮表面金属受到侵蚀，进而剥落离开齿面。齿面点蚀和剥落问题的修复要求与齿面磨损问题相同，在过于严重的情况下通常不会对其实施维修工作，否则会出现成本浪费、时间浪费等问题[2]。齿轮齿面点蚀与剥落对齿轮寿命和整个露天采矿设备使用的负面影响相较普通的齿轮磨损要更加严重，因此要重视对齿面点蚀与剥落现象的检查，对损坏的齿轮及时进行更换，否则可能会造成比较严重的露天采矿设备使用安全问题，为采矿工作带来损失。

1.2 轴类零件的损坏形式和修复措施

（1）露天采矿设备当中的轴承类零件可能会出现断轴现象。断轴现象是因为轴本身承受荷载力过大或者受力过于集中而产生的，归根结底是因为轴的使用和运行不够科学。断轴之后，即使对轴承进行连接修复，也会导致其结构不合理，无法发挥原有的功能，因此对于断裂的轴承一般不进行修复，而是直接更换新的轴。

（2）轴类零件还会出现轴颈磨损的问题。这一问题的成因除了轴颈受力不合理，还有轴颈处缺少润滑油而导致的摩擦力过大现象。针对轴颈磨损现象，可以采用补焊法、胶补法和调整换位法进行修补。在使用补焊法时，要采用材质强度差别不大的焊条进行补焊，在完成补焊后还要对零件进行加工，保证轴尺寸与功能的复原。在使用胶补法时，要注意保证厌氧胶能够比较稳定地保持在液态或膏状；将其涂抹在金属表面后，厌氧胶会自动聚合，其聚合物具有一定坚韧程度。在使用调整换位法时，需要调整磨损轴的方向，使轴承受磨损程度较差的部位承受较大的荷载力。

1.3 轴承类零件的损坏形式和修复措施

轴承类零件出现的损坏形式主要有四种，分别是磨损、烧伤、保持架损坏与剥皮。磨损现象产生是因为轴承润滑不良或存在异物进入；烧伤现象也有可能由上述因素引发，但同时也可能因为轴承安装配合度不高和轴挠度过大所引发；保持架损坏现象产生主要是因为其安装时不稳定和受到不正当冲击所产生的；剥皮现象则是润滑油涂抹量不足、荷载过大所导致的轴承损坏现象，需要注意的是产生这种损坏的轴承已经不具有修复价值。为了避免轴承类零件产生损坏，需要在安装轴承时要遵守一定注意事项。要保证安装环境的清洁，避免灰尘等杂物进入轴承结构；要避免强力冲压现象，不能在安装轴承过程中对其施加过大的外力，否则会导致轴承结构受到破坏会安装松动；同时也要保证轴承安装的专业性，尽可能采用专用工具完成安装，避免使用布类、纤维类等非专业材料的情况出现；此外在进行轴承加热时，要尽可能将加热温度控制在120℃以内，否则会引发回火效应，造成轴承损坏。要做好轴承类零件的安装和维护，尽可能减小其各种损坏问题发生的概率，保证设备使用的安全性。

1.4 大型焊接结构件开裂的形式和修复措施

露天采矿设备当中存在规模较大的焊接结构件，这类结构件在使用过程中比较容易发生开裂问题，进而造成整个露天采矿设备出现运行问题。大型焊接结构件在运行过程中往往需要承受较大的荷载力，本身就比较容易受到外力破坏；同时还有可能发生工作人员对露天采矿设备操作不当的现象，进一步加大结构件开裂的发生概率；如果该操作问题长时间得不到更正，焊接结构件的原有焊缝出就有可能出现小规模裂纹，裂纹逐渐扩大，甚至有可能影响整个露天采矿设备的结构，造成设备损坏[3]。针对大型焊接结构开裂问题实施修复工作时，要根据具体的开裂程度和开裂频率有针对性地使用修复手段。针对普通的结构件开裂现象，可以采用碳弧气刨沿着裂缝方向打开一个坡口，接着使用角向磨光机对坡口进行打磨，去掉氧化层后使用合适的焊接材料进行补焊修复，再对焊接处的多余部分进行打磨去除。对于经常在某一处反复发生开裂问题的焊接结构件，则不能采用上述方式，否则问题严重性反而会进一步增加。要彻底对结构件开裂区域的材质进行更换，保证更换后的材质与母材性质接近，再进行焊接等工作。

2.露天采矿设备机械零件损坏现象的改善措施

2.1 优化管理概念

（1）对机械设备的操作实施管理，确保各项操作有效且符合规定，不会对设备当中的机械零件造成负面影响。要培养操作人员操作规范性的提高，也要安排专门的监督人员管理露天采矿设备机械零件的操作流程。

（2）要采用科学的管理方式，保证露天采矿设备机械管理的有效性。可以采取分级管理的方式，对不同层级的技术人员分配不同程度的露天采矿设备操作权限，如此一来可以在故障问题发生时第一时间完成追责工作，并明确故障损坏问题发生的原因，提高损坏现象处理的效率。

（3）要提高对露天采矿设备的管理力度。要加强对露天采矿设备的日常检查和修理，加强对设备的监管力度，建立起完善的露天采矿设备管理制度，在外部为设备运行安全提供一定保障。总而言之，需要对当前的露天采矿设备管理概念进行优化，从管理方面为露天采矿设备质量保障提供一定帮助，降低露天采矿设备各类质量问题的发生概率，进而优化采矿作业技术。

2.2 提升故障检测能力

在进行故障检测时，工作人员要根据具体情况选择最具针对性的故障检测方法，保证故障检测工作的效果。

（1）工作人员要依据设备的工作状态和工作条件判定故障发生的因素，例如要判定异常天气是否会对露天采矿设备的零件造成损害，以保证故障发生的成因可以被正确地发现[4]。

（2）要充分利用信息技术，通过使用计算机收集多种数据，以实现对露天采矿设备故障的全方位调查，更加全面地判断故障类型和故障成因，为其修复工作提供更加全面化的依据。

（3）要注重露天矿井中大型采矿设备的故障检测。大型采矿设备一旦产生故障问题，对采矿作业和工作人员带来的伤害是巨大的，因此必须要做好该设备的故障检测，以免产生重大安全事故。要提升露天采矿设备故障检测能力，保证设备运行安全。

2.3 做好信息管理

（1）要做到对露天采矿设备进行信息分类。当前我国采矿行业技术不断发展，采矿设备的种类也越来越多，只有做好不同种类设备的信息分类，才能保证故障损坏处理工作的理论依据具有针对性，进而提高零件损坏修复工作的理论水平。

（2）要做好露天采矿设备的信息储存。工作人员在利用露天采矿设备信息时，往往需要对其进行调取；而只有实现高质量的信息储存，才能保证信息调取的顺利性。要确保各个露天采矿设备的信息能够在信息系统中得到集中，以便实现信息的集中管理。

（3）工作人员需要对各类露天采矿设备的信息具有一定的判断能力。露天采矿设备故障的发生往往具有一定随机性，因此在将理论转化为实践时，工作人员必须具有一定的随机应变能力，以保证露天采矿设备的故障问题能够得到合理的处理。信息管理工作是露天采矿设备故障处理的重要保障，能够提高故障处理工作的科学性，因此要做好露天采矿设备的信息管理。

2.4 提高维修检测人员管理

（1）要对维修检测人员实施技术培训，保证检测人员对各项露天采矿设备损坏故障的成因和其修复方法都有充分的了解，以提高其损坏故障处理能力，提高损坏故障的处理效率。

（2）要适当提高露天采矿设备维修检测人员的准入门槛，保证维修人员知识储备的全面性[5]。当前随着采矿技术的不断发展，露天采矿设备的内部结构和使用技术越来越复杂，带来了一系列全新的设备损坏故障问题。因此，维修检测人员需要具有更多方面的知识，以实现露天采矿设备的全方位维修，保证该项工作的质量。

（3）要对维修检测人员做好管理，尤其要做好不同维修检测人员的工作安排和权力分工。要对特长不同的维修检测人员安排不同类露天采矿设备的维修工作，以实现露天采矿设备维修检测工作水平的最大化。要加强对露天采矿设备维修检测人员的建设与管理，从人才方面为设备故障损坏问题的解决提供一定帮助。

3.结语

我国露天采矿设备在应用过程中会引发一系列零件磨损问题，包括齿轮零件、轴承零件等，该类损坏会降低采矿作业的效率，因此需要针对不同零件的实际损坏情况开展维修，也要采取一系列措施减少损坏现象的发生，以提高露天采矿设备的质量。露天采矿设备是实现我国采矿作业自动化的重要设备，其使用质量必须得到重视，以保证其实现对露天采矿工作的积极帮助作用。