露天采矿设备机械零件的损坏形式及修复措施分析

2023-02-13刘治光

中国设备工程 2023年2期

刘治光

（国家能源集团准能设备维修中心，内蒙古鄂尔多斯 010300）

1 采矿机械设备运作的特点

哈尔乌素露天煤矿的岩层主要是依靠6台495HR电铲进行剥离的。而在剥离挖掘的过程中，电铲提升系统的作用和受力是最大的。提升系统主要由提升电机、提升减速箱、提升滚筒及其相关辅件组成。其中，提升制动器是提升辅件中最重要的部分，它安装在提升电机一端，在提升系统中起到了刹车制动的作用。由于目前哈尔乌素露天煤矿为了提高生产效率，给495HR电铲配备的是60m3的铲斗。在采掘过程中提升系统的作用力最大，而在装车时需要提升制动器给予制动保护状态，保证100多吨的铲斗滞空，这就给提升制动系统带来了挑战。495HR电铲的提升制动器系统主要包括3个摩擦片、2个中心板、1个压板、1个磨损板和1个气缸组件。

然而，这些元件中任意一个元件损坏都需要拆卸制动器气缸组件，气缸组件由12个柱螺栓螺母紧固。这项维修工作看似简单，实际操作起来确实很费时、费力。这主要是因为制动器系统工作原理是“弹簧制动，压气松闸”。在维修过程中，特别是安装过程中，我们需要克服强大的弹簧力将制动器压盖装好。在应用本发明之前，维修一次提升制动器就需要4h左右，费时又费力，而且还造成设备的长时间停机。495电铲提升制动器拆装工具的主要结构由双头螺杆、压板、调整垫圈、旋紧螺母组成。螺杆是一根直径为一英寸、长为380mm的双头螺纹杆，材质选用45#钢，在杆的中部设有安装用紧固卡槽；压板是一块厚为20mm、直径为ø320mm的圆形钢构件，在圆形构件中央有一直径为ø28mm的孔；调整垫圈是两组厚为5mm、10mm，外径为ø50mm、内径为ø28mm的环形构件；旋紧螺母为标准一英寸配套螺母。

2 露天采矿设备零件损坏形式与原因

2.1 露天采矿设备零件损坏的形式

（1）齿轮。在露天采矿设备进行运作的过程中，像超负荷运转、齿轮弯曲强度低等问题都会使齿轮发生损坏或者是断齿的现象，尤其是像应用较为普遍的395B电铲推压三轴轴齿很容易会发生断裂，由于轴齿之间的啮合精度比较低，会对齿轮的接角面造成很大的影响，从而出现较大的接触应力，导致齿轮的荷载作用不够均匀。

（2）轴承类零件。对于露天采矿的机械设备来讲，轴承类零件最常见的损坏形式主要出现在磨损、烧伤、剥皮等相应的情况，若是润滑不足或者是机械零件进入异物，这也是设备出现磨损现象的主要原因。若是轴承类零件出现以上的状态，很有可能是因为周配合精度不足、设备扰度过大的原因。而剥皮主要是设备受到过大的荷载、润滑不足等原因所造成的。

（3）焊接结构件。在机械设备进行露天采矿的过程当中，焊接结构件会承受比较大的压力或者是荷载，若是工作人员对其进行不正当的操作，将会影响焊接结构件的质量。除此之外，若是焊接结构件的焊缝出现问题，也会由于集中应力的原因，在使用一段时间后就会产生裂纹，裂纹会随着设备的使用时间进行延长，危害到设备的使用寿命。

（4）轴类零件。露天采矿设备中的轴类零件最常见的损坏方式就是断轴和轴颈磨损，而断轴的主要原因就是轴类零件承受了较大的压力及荷载方式，或者是应力集中的原因而产生损坏。像395B推压三轴出现断裂、2800回转以及行走减速箱输入轴发生断裂等情况，若是遇到这些问题，对工作人员应当不再采取相应的修复措施。对于轴颈磨损来讲，润滑油不足、荷载超出上限这些原因都是造成轴类零件出现损坏的原因。

（5）回转支架出现问题。在日常的检修中陆续发现由于超级螺栓松动或支架拉紧部分开裂导致回转支架有下沉的现象，回转支架出现轻微下沉时一般难以发现，由于2台回转减速机是通过齿轮与中盘大齿圈钢性连接的，一旦减速机位置出现位移，就会造成咬啮合不好、啮合卡劲使回转大齿圈磨损严重或齿圈掉齿回转立轴折断，甚至出现过减速机构卡死大齿圈导致电铲无法做回转运动的故障。为了彻底解决这一潜在隐患，我们准备在回转保持架外侧安装两部位移传感器用来检测回转保持架的位置变化，当保持架出现移位时，位移传感器就会感知到变化发出信号给PLC，然后，经过PLC信息对比向操作人员传出报警信号，操作人员能够及时通知检修人员检修。

2.2 设备零件出现故障的原因

（1）重视使用，忽视保养。在进行露天采矿的过程中，很多部门与工作人员往往都会忽略设备的质量问题，只会注重设备的保养。而露天采矿工作最终的目的就是为了盈利，所以设备在使用的过程中，都在思考怎样提升自身的经济效益和生产价值。对于采矿机械设备而言，在进行露天采矿的时候虽然是机械化运作，但依旧离不开工作人员对其进行操作。可是工作人员在进行操作的过程中，总是会被自己的工作经验所驱使，影响设备的自身质量和采矿的效率。

一些机械设备在运营的过程中，由于很多工作人员重视设备的使用，忽略了设备的保养，也因此大大降低了采矿机械设备的维护成本,有的公司由于考虑到对机械设备所存在的问题加以维修和管理需要很大的费用,从而完全不会去管理存在问题的机械设备,对设备的问题也视而不见,宁愿花大钱重新制作设备也不愿在解决这些问题上浪费人力资源和金钱。长此以往，采矿机械设备所制造出的产品质量问题越来越大，在设备使用的过程中也出现了一定的安全问题，这也会直接影响采矿机械设备进行采矿的效率和安全问题。

（2）采矿机械设备的使用不规范。在采矿机械设备的产品制造的过程中，由于相关的工作人员没有专业的技术和能力，也没有根据设备操作的标准和规范进行生产，很容易就让采矿机械设备零件处在超负荷工作的状态，这样也会对设备的生产和运营造成一定的影响。

与之同时，尽管很多的维护机械设备的员工由于长期都在进行同一种工作，已积攒了大量的工作经验，可是，随着年纪的增加，再加上自身的操作能力不能与时俱进，跟不上设备更新的进度，从而使他们的使用能力不规范。有一部分员工因为自己的工作量和工作时间都比较长，只会按照自己的工作经验对设备的使用和问题进行操作和维修，如若机械设备发生一定的问题，工作人员也无法及时地去发现问题、解决问题，让设备的质量逐渐下降，这也会对露天采矿的效率与质量造成很大的影响。

3 露天采矿设备机械零件的修复措施分析

3.1 推行“三定”管理制度

“三定”这项管理制度主要指的是对设备进行“定机、定人、定岗”制度。采矿机械设备中的相关人员在上岗之前，企业要对操作人员的专业能力和对操作设备的技术进行相关的培训，让操作的人员和安全管理人员都能对采矿机械设备的运行原理进行一定程度的掌握。

信息管理主要是包括对矿山开采的位置、勘测的信息、矿山的内部与外部信息等工作进行一定的管理，在将这些信息收集完整后，地理信息平台会将其上传到总控制器，工作人员可以通过计算机的辅助对信息系统进行一定的收集与管理，根据矿山当前所在的工作阶段提供相应的信息与内容，确保机械设备进行测量的效率。只有采矿机械设备通过了试运行的时间，设备的零件和运行都趋于稳定的时候，才能让设备投入露天采矿工作中，降低了机械因质量因素而导致安全问题的出现，也能防止在试运行的过程中出现一定程度的零件磨损。

3.2 加强对采矿机械设备的日常点检管理

在对设备进行安全管理和维修的过程中，相关人员应当对设备本身的性能和结构做好一定的管理。员工在进行操作的过程中，需要及时地去发现采矿机械设备所存在的问题，并运用相关的措施处理机械故障，最大程度地降低采矿机械设备出现安全问题的概率。为了加强机械制造加工管理的工作进度，相关人员应当制定一份合理的设备维修和保养的方案，在进行工作的时候也要积累自己的经验，加强维护和保养的标准，从而让采矿机械设备的运营能够更加稳定，延长机械设备的使用寿命。

比如，机械设备在进行露天采矿的过程中，很容易就会造成一定程度上的磨损，这会影响设备机械零件时的精准度，导致采矿机械设备在采矿的过程中发生误差。与此同时，相关人员也可以利用设备的点监测数据，通过应用服务器及数据库等构成一个完整的设备管理结构，并根据采矿机械设备的零件进行相应的维修和更换方案，如图1所示。工作人员也能通过三维模拟图对矿山周围的建筑与地理信息进行了解，对工作人员开展测量与开采工作提供了帮助，只有工作人员对矿山的环境与条件了解后，才能在此基础上进行露天采矿的工作，保障开采机械设备的工作质量。采矿机械设备的日常点检管理也能在一定程度上增强检测人员的责任意识，并在工作的过程中提高了采矿机械设备的可靠性，从而加强了机械制造产业的生产效率，为采矿机械设备的质量和安全管理奠定了相应的基础。

图1 设备点检管理系统的构成

3.3 加强采矿机械设备的维修与安全管理力度

随着新时期的不断发展，机械制造企业也要重视设备的维修与安全管理的力度。并定期针对采矿机械设备的实际情况进行相关的检查。对于一些具有精密性的采矿机械设备，操作人员也要利用精密性比较高的技术对设备进行检测，让设备一直能够处在良好的工作状态。为了加强采矿机械设备的质量和安全，相关部门也要构建一个专业的维修与安全小组，在日常的工作中加强安全管理的思想工作。而企业也要加强资金的投入，也能从中提高采矿机械设备的质量和效率，从而增加了采矿机械设备的使用期限，对设备的检修流程进行详细的划分。

传感器系统中具有超声波测距仪、激光测距仪等相关的设备组成，由于无线通信网络本身就能对信标的位置进行测量与定位，定位的精度会控制在5m的范围内，精确地将井巷轴向定位进行有效的测量，保障机械设备的系统以及测量机理的运作，加强露天采矿工作的质量。例如，在对采矿机械设备进行周期性的检测时，不要对设备内部的零件进行相应的质量检测，还要对设备整体的运营状态进行分析。管理人员在工作的过程中，也要在企业内部去公布采矿机械设备的使用步骤和在使用过程中应当注重的事项，并在检修工作结束后，在企业的内部去说明本次的设备检修结果，做好相应的备份。随着相关部门进一步地加大采矿机械设备的维修与安全管理力度，能够让检修人员快速地找到设备故障的位置，此后，只要按照维修的流程进行操作。通过这样的方式，不仅能够加强其维修力度和安全管理的力度，还能缩短维修的时间，从而促进了机械设备生产企业的经济发展，增强了采矿机械设备的工作效率。