袁雙喜

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)煤業(yè)管理有限公司，山西太原030006）

引言

軸承是煤礦井下設(shè)備運(yùn)用頻率較高的基本元件，其磨損及失效方法的分析對(duì)于維護(hù)軸承類機(jī)械、促進(jìn)安全、高效生產(chǎn)有著重要作用，因此機(jī)械軸承的失效分析及其預(yù)防策略的研究一直以來都是學(xué)術(shù)界和煤礦企業(yè)不斷研究和探討的重要問題。

1 機(jī)械軸承磨損狀況

在煤礦生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備都有滑動(dòng)或者滾動(dòng)軸承的存在，面對(duì)井下復(fù)雜的工作環(huán)境，軸承的磨損和失效幾率也大大增加。根據(jù)統(tǒng)一的軸承間隙值（如表1所示），一旦軸承超過了規(guī)定的間隙值，就意味著該軸承已經(jīng)失效和報(bào)廢，如果不能及時(shí)對(duì)該軸承進(jìn)行維修和更換，將會(huì)造成其他部件的損壞，進(jìn)而影響整個(gè)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

表1 不同型號(hào)軸承失效的間隙值標(biāo)準(zhǔn)mm

從上表可以看出，機(jī)械設(shè)備軸承類失效有著明確的間隙標(biāo)準(zhǔn)，超過對(duì)應(yīng)的間隙標(biāo)準(zhǔn)即為該軸承元件失效，如果不能及時(shí)更換或維修將會(huì)對(duì)整體機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生損傷。而煤礦井下軸承元件的磨損程度和速度與井下環(huán)境有著較大的聯(lián)系，雖然機(jī)械設(shè)備的軸承在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)允許的范圍內(nèi)已經(jīng)使用了較高硬度的材質(zhì)制造，但是面對(duì)煤礦開采過程中的各類碎石等礦物質(zhì)，機(jī)械設(shè)備軸承磨損的速度依然較快，需要不斷的維護(hù)和更換。

2 機(jī)械軸承磨損失效分析方法

2.1 宏觀分析法

宏觀分析法，即對(duì)失效或者故障軸承進(jìn)行觀察、測(cè)量，初步判定失效軸承的缺陷及損壞部位，以便為微觀分析提供方向和突破點(diǎn)。宏觀分析主要是對(duì)軸承的大小、內(nèi)外徑、形狀、是否規(guī)則以及軸承的失效特征進(jìn)行觀察和分析，包括外形和尺寸的測(cè)量、間隙的變化、是否腐蝕、是否膠合、是否開裂、磨損情況、表面溫度、軸承損傷情況等方面。通過宏觀分析的方法可以初步斷定軸承的失效原因，但大多數(shù)情況下還要以微觀分析做配合。

2.2 微觀分析法

微觀分析即通過顯微鏡、光學(xué)金相分析等方式，對(duì)失效軸承的組織結(jié)構(gòu)變化以及損傷部位進(jìn)行精確定位，分析失效軸承損傷的原因，包括軸承材質(zhì)的疲勞度、承壓度、裂紋源等方面。還包括軸承材質(zhì)是否符合相關(guān)部門規(guī)定，是否適用于煤礦井下機(jī)械，軸承零件的熱處理是否符合要求以及裂紋大小、斷口情況、基本硬度、碳化情況、溫度、加工工藝等，對(duì)造成軸承失效的原因進(jìn)行定性分析。

2.3 資料分析法

資料分析法主要是通過對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備在正常運(yùn)行以及異常運(yùn)行狀態(tài)下的資料說明情況進(jìn)行掌握，通過具體的說明材料來判定機(jī)械設(shè)備是否出現(xiàn)故障以及如何維護(hù)和修理。如設(shè)備零件的基本結(jié)構(gòu)、性能、零件作用、零件的加工材料、加工工藝以及使用壽命、受力情況等多方面的資料信息進(jìn)行分析和整理，根據(jù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行日志記錄對(duì)軸承失效情況進(jìn)行綜合分析和處理。

2.4 碎屑分析法

軸承類零部件出現(xiàn)失效的原因大多是由磨損所導(dǎo)致的，因此對(duì)軸承磨損碎屑的分析有助于找出軸承失效的原因及線索。碎屑分析法是通過對(duì)失效軸承周圍的磨損碎屑進(jìn)行收集和整理，分析軸承在運(yùn)行和使用過程中的化學(xué)和物理作用，有助于分析軸承工作環(huán)境的具體情況，便于找出影響軸承正常運(yùn)行的因素。

2.5 表層分析法

表層分析法即對(duì)失效軸承的表明組織情況進(jìn)行分析，通過分析得出軸承工作運(yùn)行狀態(tài)下的磨損原因。由于軸承類零部件大多處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承使用中，磨損情況主要分為兩種，一是高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸承表面存在金屬固化物質(zhì)；二是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承在處于高溫狀態(tài)下有結(jié)晶和軟化的特征，因此根據(jù)對(duì)失效軸承表層結(jié)構(gòu)和特征的分析可以對(duì)軸承腐蝕、高溫、磨損等情況進(jìn)行定性。

3 機(jī)械軸承抗磨損預(yù)防措施

3.1 創(chuàng)新煤礦機(jī)械軸承生產(chǎn)工藝

煤礦設(shè)備以及軸承類元件的設(shè)計(jì)工藝與生產(chǎn)質(zhì)量直接關(guān)系著設(shè)備在煤礦運(yùn)行中的穩(wěn)定性和安全性，因此先進(jìn)的煤礦機(jī)械軸承設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝對(duì)于煤礦機(jī)械軸承的使用有著巨大作用。通過對(duì)煤礦機(jī)械類設(shè)備特別是軸承類零部件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝進(jìn)行積極創(chuàng)新和研發(fā)，不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的加工工藝和制造技術(shù)，提高產(chǎn)品的使用性能，達(dá)到預(yù)防磨損、延長(zhǎng)軸承使用壽命的作用[1]。

3.2 加強(qiáng)對(duì)機(jī)械軸承的維護(hù)保養(yǎng)

任何機(jī)械設(shè)備壽命的延長(zhǎng)和性能的提高都是需要通過加強(qiáng)維護(hù)與管理的方式來實(shí)現(xiàn)的，煤礦機(jī)械設(shè)備軸承也不例外，因此加強(qiáng)軸承的維護(hù)保養(yǎng)工作十分必要[2]。煤礦工作人員需要根據(jù)井下不同的工作環(huán)境和煤層的具體情況，建立規(guī)范、嚴(yán)格的設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)規(guī)范，同時(shí)從設(shè)備的采購(gòu)到更換安裝、調(diào)試使用，都要建立一整套嚴(yán)格的管理與維護(hù)制度，遵循煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損與損壞規(guī)律，及時(shí)維護(hù)和保養(yǎng)，高度重視設(shè)備潤(rùn)滑管理及裝配調(diào)試工作。

3.3 強(qiáng)化對(duì)維護(hù)管理人員的培訓(xùn)

煤炭行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐行業(yè)，也是一個(gè)勞動(dòng)及其密集的產(chǎn)業(yè)，由于煤炭開采工作環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此人員的招募門檻也相對(duì)較低，尤其是井下一線操作人員文化素質(zhì)普遍較低。而隨著機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)的普遍應(yīng)用，人員素質(zhì)與機(jī)械普及效率形成較大的矛盾，因此現(xiàn)階段加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)械操作、維護(hù)管理人員的專業(yè)培訓(xùn)是提高煤礦機(jī)械設(shè)備以及軸承類零件維護(hù)、保養(yǎng)與管理的重要途徑。

3.4 嚴(yán)控煤礦機(jī)械軸承的采購(gòu)關(guān)

軸承在機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛，針對(duì)不同的操作設(shè)備有不同型號(hào)與質(zhì)量的軸承。煤礦設(shè)備屬于高強(qiáng)度、高精度運(yùn)行的設(shè)備，因此在軸承的采購(gòu)方面需要嚴(yán)格把控軸承質(zhì)量，采購(gòu)人員應(yīng)熟練掌握各類煤礦機(jī)械設(shè)備的工作原理和方式，熟悉各類機(jī)械所配套的軸承型號(hào)和質(zhì)量，從設(shè)備采購(gòu)源頭把控質(zhì)量，預(yù)防使用中出現(xiàn)異常磨損、意外損壞等現(xiàn)象[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦機(jī)械軸承的失效及報(bào)廢主要是由于煤礦井下操作環(huán)境的復(fù)雜性、機(jī)械設(shè)備的自然磨損以及化學(xué)反應(yīng)等方面的原因造成的，對(duì)于軸承失效的分析可通過資料分析法、宏觀分析法、微觀分析法以及碎屑分析法、表層分析法等方法，找出軸承失效的原因，改善和避免此類失效現(xiàn)象的發(fā)生。而預(yù)防軸承失效不僅要從既發(fā)情況的診斷來預(yù)防，還需要通過軸承的加工工藝、軸承的采購(gòu)以及軸承的管理與維護(hù)等方面進(jìn)行。

[1]謝泳.煤礦機(jī)械磨損失效分析方法和抗磨措施[J].潤(rùn)滑與密封，2015（9）：81-82.

[2]李忠貞.煤礦機(jī)械磨損失效分析方法與抗磨措施[J].煤礦現(xiàn)代化，2017（6）：43-44.

[3]王龍峰.煤礦機(jī)械磨損失效分析方法和抗磨措施淺探[J].機(jī)械管理開發(fā)，2017（4）：117-118.