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引起矿山机械设备零(部)件失效的原因

发布时间:04-08  浏览:

    矿山机械设备由于工作条件恶劣,使用和维护条件较差且长期处于重载和交变载荷的状态下工作,容易产生疲劳裂纹和机械失效。如果内部产生疲劳裂纹甚至产生机械失效的设备仍然在重载、高速等环境下运行,缺陷处会极易产生应力集中,容易导致构件发生突然断裂,从而可能致使恶性事故的发生。另外,按照煤炭安全规程和相关煤炭行业标准的要求,矿井生产中使用的长期处于重载和交变载荷状态下的一些重要机械构件(如绞车主轴、高速轴、天轮、楔形连接装置、风机轴等)应列出计划定期对其进行检测,这样能够及早发现危险性缺陷,并进行工程机械失效致命度分析,寻找引起工程机械零(部)件失效的原因,与产生后果的严重程度进行分析,并提出预防、补救和改进措施,使设备能够正常运行,防止失效事故发生。1 超声无损探伤技术的原理
    机械探伤是检查机械缺陷和损伤的行之有效的手段之一。常用的矿山机械探伤方法有多种,如超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等。文中主要介绍超声方法在矿山机械探伤方面的应用。超声探伤主要对金属材料的内部缺陷进行检测,它能够在不拆卸工件的情况下,利用超声波在弹性介质中的传播,在界面上产生的反射波、折射波的特性等来探测材料表面或内部的缺陷[2]。超声波无损检测技术是一门新型的综合性技术[3],该技术对于面积型缺陷的检出率较高,适宜检验构件厚度较大的矿山机械。另外,该技术检测成本低、检测速度快,仪器体积小、重量轻、现场使用较方便,检测信息丰富,对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确。而且用于超声检测技术的超声波具有方向性好、穿透能力强、检测灵敏度高、对人体无害等优点,是无损检测领域中重要的方法和手段,已经被广泛应用于各行业的质量监控和安全保障,在煤矿机械的工况监控中也有着重要和广泛的应用[4]。超声波检测的基本原理是:超声波在均匀连续弹性介质中传播时,将产生极少的能量损失,但当材料中存在着晶界、缺陷等不连续阻隔时,将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象,从而损失比较多的声波能量,由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化,测定这些变化就可以判定材料的某些方面的性质和机构内部构造的情况以达到测试的目的[5]。当超声遇到缺陷面时,发射回波幅度会异常增大,根据反射幅度、延迟和相位等就可以判断缺陷的位置、面积和形状,即利用被测构件内部结构异常或缺陷点所引起的物理变化来探测构件内部和表面缺陷,原理图如图所示。大型机械设备常用数兆赫兹的超声波来探伤。超声波频率越高,则传播的直线性越强,又易于在固体中传播,并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射,这样就可以用它来探伤。通常利用超声波探头与待测工件表面良好的接触,探头可有效的向工件发射超声波,并能接受(缺陷)界面反射回来的超声波,同时转换成电信号,再传输给仪器进行处理,根据超声波在介质中传播的速度和传播的时间,就可以知道缺陷的位置。缺陷越大,反射面则越大,故可根据反射能量的大小来查知缺陷(当量)的大小。根据超声无损检测的基本原理和煤矿井下的实际工作情况,文中对矿山机械设备的检测提出了一种方便易行的检测方法。

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