礦用提升絞車主軸斷裂原因（yīn）分（fèn）析與預防措施
2017-5-3 來（lái）源：新巴爾虎右旗榮達礦業有限責任公司 作者： 王 奇（qí）
摘要：針對礦用提升絞車（chē）在頻（pín）繁的礦井工作過（guò）程（chéng）中主軸極易出現斷裂造（zào）成安全事故的問題，對提升絞車的核（hé）心部位主軸進行了受力分析，找出了斷裂的主要原因———疲勞（láo）斷裂，並針對這一情況提出了6條預防措施（shī），以確保提升絞車（chē）的（de）安全使用和礦井（jǐng）的（de）高效運行（háng）。
關鍵（jiàn）詞：礦用絞車（chē）；主軸（zhóu）；斷裂原因；措（cuò）施
0.引言
礦用提升絞車（chē）在礦場施工中具（jù）有重要作用。在礦井生產中（zhōng）需要頻繁地利用提升絞車升降人員、提升礦物產品，因此對提升（shēng）絞車的性能要求較高。主（zhǔ）軸作為提升絞車的主要（yào）工作（zuò）構件，在（zài）使用過程中（zhōng）極易出現斷裂的情（qíng）況，造成生產安全事故，影響礦（kuàng）井生產的經（jīng）濟效益，故（gù）亟需對其斷裂原因進行分析並提出相關預防措施。
1.主軸受力（lì）狀況分析
礦用提升絞（jiǎo）車的關鍵部位是主軸，主軸承受提升絞車在工作過程中的主要載荷。卷筒、離合器、齒（chǐ）輪等主要運動部件都與主軸相依托，這些部件運動（dòng）狀況（kuàng）直接決定整（zhěng）個提升絞車的安全性（xìng），影響其工作效率。因此需要對主軸的（de）受力進行分析，保證其工作過程中在外部載荷的作用下依然能夠安全高效工作，並具有一定期限的使用（yòng）壽命。
2.主軸斷裂原因分析
根據相關主（zhǔ）軸斷裂經驗，繪製了礦（kuàng）用提升絞車（chē）主（zhǔ）軸斷裂斷麵形態示意圖，如（rú）圖2所示。從圖中可以看出，在不同工作階段斷裂所形成的裂紋存在明顯的差異，具有顯著的（de）擴展特征。斷裂麵由4個典（diǎn）型區（qū）域組成。斷裂麵1區顯著特征是斷裂麵最為光亮，該區域斷裂麵與軸向所在直線所成（chéng）角度為（wéi）45°，並逐漸趨於（yú）與軸向垂直的位置，有較為明顯的摩擦痕跡；斷裂麵2區顯著特點是多台階式，該（gāi）區塊是主軸形成的（de）初始裂紋（wén），沿著（zhe）主軸的圓周表麵形成多（duō）處（chù）摩（mó）擦損壞的痕（hén）跡，分布在整個斷口上。斷裂（liè）麵3區與斷裂麵1區相比（bǐ），斷裂（liè）表麵（miàn）較為（wéi）粗糙，與斷裂麵4區相比較為光滑，3區可隱（yǐn）約觀察（chá）到裂紋擴（kuò）展留下的弧形線。斷裂麵4區可（kě）分為兩（liǎng）個部分（fèn），一區塊是主（zhǔ）軸拆（chāi）開之（zhī）前形成（chéng）的斷裂麵，一區（qū）塊是主軸拆下之後形（xíng）成的新的斷裂（liè）麵，兩個部分的斷裂麵均較為粗糙，表麵存在較大起伏。
工程構件在長期工作中形（xíng）成（chéng）的疲勞斷裂，與其他類型斷裂的過（guò）程（chéng）不同，主軸上形成了具有不同形貌的（de）斷裂麵，這（zhè）也是區別疲勞斷裂與（yǔ）其他斷（duàn）裂的根本依據。疲勞斷裂麵根據其斷裂（liè）後表麵形態特征的不同可以分為疲勞（láo）斷裂核心（xīn）區、疲勞來源（yuán）區、疲勞裂紋（wén）發展區、裂紋快（kuài）速擴展區及瞬時斷裂區等5個區域。在工（gōng）程應用上，從實際觀察情況（kuàng）來看，斷裂（liè）麵一般隻能看到疲勞來源區、疲勞裂紋擴展（zhǎn）區和瞬時斷裂區這3個主要區域。根據礦用（yòng）提升絞車主軸斷裂的（de）形態可以確（què）定其斷裂類型屬於疲勞斷裂，因此主軸斷裂的主要原因是在長期（qī）工作（zuò）中（zhōng）形成了疲勞斷裂。
3.防止主軸斷裂措施
礦用提升絞車的主（zhǔ）軸斷裂將對設備及人員的安全造成嚴重（chóng）影響，損害相關施工（gōng）單位的經濟利益，因此在礦（kuàng）場使用過程中需要重點預防，采取相關措施防止（zhǐ）主軸斷裂（liè）。
（1）在加工過程中，主軸的台肩、軸徑（jìng）、過渡圓角等關鍵部位應避免被（bèi）車床車（chē）削，造成應力值（zhí）下降（jiàng）。嚴（yán）禁在主軸上隨（suí）意加（jiā）工槽、孔等，以免主軸的部分區（qū）域應力過於集（jí）中，造成主（zhǔ）軸安全係數降低。（2）嚴禁在主軸上進（jìn）行焊接加工（gōng）。在焊接過程（chéng）中會產生大量（liàng）的熱，極易（yì）造成主軸材料抗疲勞應力下降，經受不了設計要（yào）求的工作強（qiáng）度。在主軸上焊接（jiē）的鍵、檔環、銷子等添（tiān）加構件會造成主軸受力的不均衡（héng），產生斷裂。（3）切向鍵的安置需遵循正確的程序，鍵的聯（lián）接（jiē）處必須固定穩定，不能產生任何鬆動。以往的安全事故中存在因為自行配（pèi）置切向鍵而沒有進行仔細（xì）刮研，導致接觸點和（hé）接觸（chù）麵積不符合設計要（yào）求，從而造成受力後鍵的鬆動，出現輪轂、半聯軸器的不穩定工（gōng）作，造成主軸斷裂，影響生命（mìng）和財產安（ān）全。（4）組織相關技術人員對主軸的運行情（qíng）況（kuàng）進行定期檢查。在應力（lì）集（jí）中（zhōng）部位需進行嚴格的探（tàn）傷檢查，出現安全隱患的主（zhǔ）軸要及時排除（chú）隱患（huàn）或更（gèng）換主軸，以保證（zhèng）主（zhǔ）軸的安（ān）全運作。從目前發生（shēng）的主軸（zhóu）斷裂安全事（shì）故情況來看，事故的起因都是對主軸的檢查和修複工作不夠細致，沒有及時（shí）發現潛在裂紋，排除安全隱患。（5）主軸中鍵槽的磨損不能超過規定的安全範（fàn）圍，一般是不超過鍵槽寬（kuān）度的5%～8%，鍵槽磨損後可進行一定（dìng）的（de）修補，但修補不得超過鍵槽寬度的10%，並且不（bú）允許異形槽的出現。（6）在現場使用過程中，施工人員必須嚴格遵守提升絞（jiǎo）車的操作規範，避免出現承受載荷超標情況（kuàng）的出（chū）現（xiàn），對於載荷較大的工程需進行分解操作，同時要避免諸如（rú）過卷拉斷鋼絲繩、頻繁安全製動等違規操作。如果（guǒ）無意間進（jìn）行了上述操作，需對主（zhǔ）軸進行全麵嚴格的探傷檢查，防止裂紋的（de）出（chū）現造成主軸（zhóu）強度降低，構成安全（quán）隱患。
4.j結（jié）語
礦用提升絞車在礦井運作過程主要用於提升礦（kuàng）物和上下人員，在工作過程中主軸受到周期性的外力作用，產生較大的彎矩，極易造成（chéng）斷裂現象。根據其受力情況和斷裂麵形態分析確（què）定造成主軸（zhóu）斷裂的主要原（yuán）因是交變應力產生了疲勞斷裂（liè）。本文從主（zhǔ）軸的前期加工和後期礦（kuàng）場工作人員的使用維護方麵提（tí）出了6條預防措施，能避免提升絞車主軸發生斷裂（liè）造成人員和財產安全損失。
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