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礦用提升絞車主軸斷裂原因分析與（yǔ）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

摘要：針對礦用提升絞車（chē）在頻繁的礦井工（gōng）作過程中主軸極易出現斷裂造成安全事故的問題，對提升絞（jiǎo）車的核（hé）心部位主軸進行了受力分析，找出了斷裂（liè）的主要原因———疲勞斷裂，並針對這一情況提出了6條預防措施，以確保提（tí）升（shēng）絞車的安全使（shǐ）用和礦井的高效運行。

關（guān）鍵詞：礦（kuàng）用絞車；主軸；斷裂原（yuán）因；措施

0.引言

礦用提升絞車在礦場施工中具有（yǒu）重要作用。在礦井生（shēng）產（chǎn）中需要（yào）頻繁地利用提升絞車升降（jiàng）人員、提升礦物產品，因此對提升（shēng）絞車的性能要求較高。主軸（zhóu）作為（wéi）提升絞車的主要工作構件，在使用過程中極易出現斷裂的情況，造成生產安全（quán）事故，影響礦井生（shēng）產的經濟效益，故亟需對其斷裂原因進行分析並（bìng）提出相關預防措施。

1.主軸受力狀況分（fèn）析

礦用提升絞車的關（guān）鍵部（bù）位是（shì）主軸，主軸承受提升絞（jiǎo）車在工作過程中的主要載（zǎi）荷。卷筒、離合器、齒輪等主要運動（dòng）部件都與主軸相依托，這些部件（jiàn）運（yùn）動狀況直接決定整個提升絞車的安全（quán）性，影響其工作效率（lǜ）。因此需要對主軸的受力進（jìn）行分析，保證其工作過程中在外部（bù）載（zǎi）荷的作（zuò）用下依然能（néng）夠安全高效工作，並具有一定期（qī）限的使用壽命。

2.主（zhǔ）軸（zhóu）斷裂（liè）原因分析

根（gēn）據相關主軸斷裂經驗，繪製了礦（kuàng）用提升絞車主軸斷裂斷（duàn）麵形態示意圖，如圖2所示。從圖（tú）中可以看出，在不同工作階段斷裂所形（xíng）成的裂紋存在明顯的差異，具有顯著的擴展特征。斷裂麵由4個典型區（qū）域組成。斷裂麵1區顯著特征是斷裂麵最為光亮，該區域（yù）斷裂麵與軸向所在直線所成角度為（wéi）45°，並逐（zhú）漸趨於與軸（zhóu）向垂直的位置，有較為明顯（xiǎn）的摩擦痕跡；斷裂麵2區顯（xiǎn）著特點是多台階式，該區塊是主軸形成的初始裂紋，沿著主軸的圓周表麵形成多處摩擦損壞的痕跡，分布在整個斷口上。斷裂麵3區與斷裂麵（miàn）1區相比，斷裂（liè）表麵較為粗糙（cāo），與斷裂（liè）麵（miàn）4區相比較為光滑，3區可隱約（yuē）觀察到裂紋擴展留下的弧形線。斷裂麵4區可分為兩個部分，一區塊是主軸拆開之前形成的斷裂麵，一區塊是主軸拆下之後（hòu）形成的新的斷裂麵，兩個部分（fèn）的斷裂（liè）麵均（jun1）較為粗糙，表麵存在較大起伏。

工程構件在長期（qī）工作中形成的疲勞斷裂，與其他類型斷裂的過程不同，主軸上形成了具有不同形貌的斷裂麵，這也是區別疲勞斷裂與其他斷裂的根本依據。疲勞斷裂麵根據其斷裂後（hòu）表麵形（xíng）態特征的不同可以分為疲勞斷裂核（hé）心區、疲勞來源區、疲勞裂紋發展區、裂紋快（kuài）速擴展區及瞬時斷裂區（qū）等5個區域。在工（gōng）程應用上，從實際觀察情況來（lái）看，斷裂麵一（yī）般隻能看到（dào）疲勞來源區、疲（pí）勞裂紋擴展區和瞬時斷裂區這3個主要區域。根據礦用提（tí）升絞車主軸斷裂的形態可以確定其斷裂類型屬於疲勞斷裂（liè），因此主軸斷裂的主要原（yuán）因（yīn）是在長期工作中形成了疲勞斷裂。

3.防止主軸斷裂措施

礦用提升絞車的主軸斷裂將對設備及人員的安全（quán）造成嚴重影響，損害相（xiàng）關施工單位（wèi）的經濟利益，因（yīn）此在礦（kuàng）場（chǎng）使用（yòng）過程中需要重點預防（fáng），采取相關措施防止主軸斷裂。

（1）在（zài）加工過程中（zhōng），主軸的台肩、軸徑、過（guò）渡圓角等（děng）關鍵部位應避免被車（chē）床車削，造成應力值下降。嚴禁在主軸上隨意加工槽、孔（kǒng）等，以免（miǎn）主軸的部分區域應力過於集中（zhōng），造成（chéng）主軸安全係數降低。（2）嚴禁在主軸上進行焊接加工。在（zài）焊接過程中會產生大量的熱，極易造成主軸材料抗疲勞應力下（xià）降，經受不了設計要求的（de）工作強度。在主軸上焊（hàn）接的鍵、檔環、銷子等添加構件（jiàn）會造成主軸受力的不均衡，產（chǎn）生斷裂。（3）切向鍵的安置需遵循正確的程序，鍵的聯接處必須固定穩定，不能產生任何鬆動。以往的安全事故中（zhōng）存在因為自行配置切（qiē）向鍵（jiàn）而沒有進行仔（zǎi）細刮研，導（dǎo）致接觸（chù）點和接觸麵積不符合（hé）設計要求，從而造成受力後鍵的鬆動，出現輪轂、半聯（lián）軸器（qì）的不穩定工作，造成主軸斷裂（liè），影響生命和財產安全。（4）組織相關（guān）技（jì）術人員對（duì）主軸的運行情況進行定期（qī）檢（jiǎn）查。在應（yīng）力集中部位需進行嚴格的探傷檢查，出現安全隱患的主軸要及（jí）時排除（chú）隱患或更換主（zhǔ）軸，以保證主軸（zhóu）的安全運作。從目前發生的主軸斷裂安全事（shì）故情況（kuàng）來（lái）看，事故的起因都是（shì）對主（zhǔ）軸的檢查和修複工作不（bú）夠細（xì）致，沒有及時發現潛在裂紋，排除安全隱患。（5）主軸中鍵槽的磨損不能超過規定（dìng）的安全範圍，一般是不超（chāo）過鍵槽寬度的5%～8%，鍵槽磨損後可進（jìn）行一定的修補，但修補不得超過鍵槽（cáo）寬度的10%，並且不允許異（yì）形槽的出現。（6）在（zài）現場使用過程中，施工人員必須嚴（yán）格遵（zūn）守提升（shēng）絞車的操作規範，避免出現承受載荷超標（biāo）情況的出現，對於載荷（hé）較大的工程需進行（háng）分解操作，同時要避免諸如過卷拉斷鋼絲繩、頻繁安全製動等違規操作。如果無意（yì）間進行了上述操作，需對主軸進行全麵嚴格的探傷檢查，防止裂（liè）紋的出現（xiàn）造成主軸強度降低，構（gòu）成安全隱患（huàn）。

4.j結語

礦用提升絞車在礦井運作過（guò）程主要用於提升礦物和上下人員（yuán），在工作（zuò）過程（chéng）中主軸受到周期性的外力作用，產生較大的彎矩，極易造成斷裂現象。根據其受力情（qíng）況和（hé）斷裂麵形態分析（xī）確（què）定造成主軸斷裂（liè）的主要（yào）原因是交變（biàn）應力產生了疲勞斷裂。本文從主軸的前期加工和後期礦場工作人員（yuán）的（de）使用（yòng）維護方麵提出了6條預防措施，能避免提升絞車主軸發生斷裂造成（chéng）人（rén）員（yuán）和財產安全損失。

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