摘要：為了提升露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的損壞識別與修復(fù)效率，深入分析了露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的損壞形式、故障規(guī)律及其影響因素。為了優(yōu)化修復(fù)資源配置，通過綜合考慮損壞程度、修復(fù)難度和經(jīng)濟(jì)效益等因素，將修復(fù)項(xiàng)目劃分為不同級別，以便合理安排修復(fù)計(jì)劃和資源。研究結(jié)果表明，實(shí)施所提措施有助于提升露天采礦設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，對于保障采礦作業(yè)的安全與高效具有重要意義。

關(guān)鍵詞：露天采礦設(shè)備；損壞形式；故障規(guī)律；修復(fù)方式；項(xiàng)目分級

0" "引言

露天采礦設(shè)備作為保障采礦作業(yè)順利進(jìn)行的關(guān)鍵要素，其運(yùn)行狀況直接影響到整個采礦工程的效率和成本[1]。然而，在復(fù)雜的露天采礦環(huán)境中，采礦設(shè)備機(jī)械零件往往會遭受各種形式的損壞，這不僅會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能對采礦作業(yè)的安全造成潛在威脅。

對零件的損壞形式進(jìn)行深入分析，并探討相應(yīng)的修復(fù)措施，對于提高設(shè)備的使用壽命、降低維護(hù)成本、保障采礦作業(yè)的安全與效率具有重要意義[2]。本文旨在通過系統(tǒng)梳理露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的損壞形式，分析損壞原因，進(jìn)而提出針對性的修復(fù)措施，以期為采礦設(shè)備的維護(hù)與管理提供有益的參考。

1" "機(jī)械零件損壞形式與故障規(guī)律分析

1.1" "機(jī)械零件損壞形式

一是腐蝕損壞。由于露天采礦環(huán)境的特殊性，設(shè)備機(jī)械零件常常會受到腐蝕的影響。腐蝕會導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生銹跡，甚至造成零件的穿孔或斷裂。二是疲勞損壞。疲勞損壞是指在長期使用條件下，因應(yīng)力集中和交變載荷等原因而引起的構(gòu)件開裂和斷裂。三是磨損損壞。磨損是露天采礦設(shè)備機(jī)械零件最常見的損壞形式之一。由于設(shè)備在運(yùn)行過程中，零件之間會發(fā)生相對運(yùn)動，導(dǎo)致零件表面逐漸磨損，進(jìn)而影響設(shè)備的正常運(yùn)行[3]。此外，露天采礦設(shè)備機(jī)械零件還可能出現(xiàn)斷裂、變形等損壞形式。這些損壞形式的出現(xiàn)，不僅會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能對采礦作業(yè)的安全造成潛在威脅。

1.2" "機(jī)械零件故障規(guī)律

設(shè)備的故障率隨時(shí)間的推移呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，主要包括以下三個階段。①初期失效階段。在這一階段，因?yàn)樾碌哪Σ粮鼻邢魅幸约氨砻婷撎紝颖豢焖俅蚰テ秸?，零件間的間隙變化很大，為此要對間隙進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整。另外，在這一階段，設(shè)備的制造、安裝等方面的薄弱環(huán)節(jié)也日益暴露。當(dāng)設(shè)備在使用過程中被持續(xù)地調(diào)整和修正后，出錯率將會逐漸減少。②偶發(fā)故障期。在這個過程中，摩擦副的切削刃已經(jīng)被磨掉，脫碳層也被打磨干凈，機(jī)器在正常的工作狀態(tài)下，事故的發(fā)生概率很小[4]。偶然出現(xiàn)的失效，多為操作不當(dāng)，維修不當(dāng)，使用不規(guī)范等原因。偶然失效是指設(shè)備的實(shí)際有效壽命，通?？梢猿掷m(xù)相當(dāng)長的一段時(shí)間。③耗損失效時(shí)期。在這個時(shí)期，因零件的長時(shí)間損耗，造成的失效率持續(xù)增加。通過對零部件進(jìn)行有針對性地更換和維護(hù)，可以減少故障發(fā)生率，提高設(shè)備的使用壽命[5]。潛在故障問題像冰山藏在水中，這種情況可以用故障冰山表示。露天采礦設(shè)備機(jī)械零件故障冰山如圖1所示。

1.3" "故障與運(yùn)行時(shí)間關(guān)系

在生產(chǎn)過程中，故障次數(shù)、維修費(fèi)用和維修時(shí)間均隨生產(chǎn)年限的增長而增加，如圖2所示。

從圖2可以看出，減少設(shè)備維護(hù)成本的方法包括：增加偶然失效時(shí)間（即增加運(yùn)行時(shí)間）、減少維護(hù)成本和維護(hù)人員工時(shí)。其中，合理地運(yùn)行、強(qiáng)化維修保養(yǎng)是延長裝備壽命的重要手段，而降低維修成本與維修人員工時(shí)的主要手段則是降低維修成本。

2" "故障修復(fù)方式

2.1" "故障分類

選擇最佳的修復(fù)方式需要用最少的費(fèi)用取得最好的修復(fù)效果[6]。通過上述分析對故障進(jìn)行分類，露天采礦設(shè)備機(jī)械零件故障分類如圖3所示。

2.2" "故障修復(fù)方式

故障修復(fù)方式主要有3種：事后修復(fù)、計(jì)劃修復(fù)和狀態(tài)修復(fù)。在選擇故障修復(fù)方式時(shí)，需要遵循3個核心原則：一是修復(fù)費(fèi)用低，以確保維修的經(jīng)濟(jì)性；二是修復(fù)可靠性高，以保證修復(fù)后的設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行；三是可操作性強(qiáng)，便于維修人員在實(shí)際操作中實(shí)施。

基于上述選擇原則，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)圖來清晰地展示決策過程。層次結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。結(jié)合圖4，建立三準(zhǔn)則對總目標(biāo)的判斷矩陣?？偰繕?biāo)判斷矩陣如表1所示。表1中，b11～b33代表重要性權(quán)數(shù)。

2.3" "修復(fù)方式選擇

對于具有明顯發(fā)展階段的規(guī)則型故障，狀態(tài)維護(hù)占據(jù)主導(dǎo)地位，權(quán)重達(dá)到0.46，計(jì)劃維護(hù)緊隨其后，而事后維護(hù)權(quán)重為0.25。由于此類故障具有明確的規(guī)律性和發(fā)生前的征兆，因此預(yù)測、觀察和記錄變得尤為關(guān)鍵，使其特別適合采用視情維護(hù)策略。

在無發(fā)展階段的常規(guī)故障中，計(jì)劃維護(hù)權(quán)重最高，為0.46，事后維護(hù)權(quán)重緊隨其后，達(dá)到0.44，與計(jì)劃維護(hù)權(quán)重相近。狀態(tài)維護(hù)的權(quán)重則相對較低，僅為0.09?？紤]到計(jì)劃維護(hù)的精度問題，若故障影響較小，損失不大，事后維護(hù)或許更為合適。然而，若故障可能帶來嚴(yán)重后果，有計(jì)劃地進(jìn)行維修則更為明智。因?yàn)檫@樣可以更精確地確定維修區(qū)域，提升計(jì)劃的精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修。

對于存在發(fā)展階段但無規(guī)律的不規(guī)則故障，狀態(tài)維護(hù)權(quán)重最高，達(dá)到0.49，事后維護(hù)權(quán)重為0.43，而計(jì)劃維護(hù)權(quán)重較低，為0.08。因此，在此類故障中，應(yīng)優(yōu)先考慮狀態(tài)維護(hù)[8]。盡管此類故障無固定規(guī)律，但其漸進(jìn)性使得預(yù)測、觀察和記錄成為可能，從而適用于視情維護(hù)。

對于那些既無發(fā)展階段又無規(guī)則性的故障，事后維護(hù)權(quán)重高達(dá)0.76，計(jì)劃維護(hù)權(quán)重次之。由于此類故障難以分析和預(yù)測，且狀態(tài)監(jiān)控難度較大，因此無論是計(jì)劃維護(hù)還是視情維護(hù)都難以有效實(shí)施，只能采取事后維護(hù)作為應(yīng)對策略。

3" "修復(fù)項(xiàng)目分級

3.1" "修復(fù)工作的要求和流程

3.1.1" "修復(fù)工作的要求

修復(fù)工作應(yīng)以最小化停工期為首要目標(biāo)，力求使設(shè)備的性能得到最大程度地恢復(fù)與提升，從而確保設(shè)備維持最佳狀態(tài)和高度可靠性。

在設(shè)備維護(hù)過程中，應(yīng)著重提高工作效率，減少人力投入，并有效控制成本。應(yīng)該在問題顯現(xiàn)之前，主動進(jìn)行檢查與預(yù)防，避免事后被動的維修。狀態(tài)監(jiān)控是主動發(fā)現(xiàn)并排除設(shè)備問題的重要工具，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取相應(yīng)的維護(hù)措施。

3.1.2" "修復(fù)工作流程

露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的修復(fù)維護(hù)工作涵蓋了多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，需對零件進(jìn)行徹底地清洗和清理，以去除附著在表面的污垢和雜質(zhì)，為后續(xù)的檢查和修復(fù)工作打下基礎(chǔ)。其次，通過詳細(xì)的檢查，可以準(zhǔn)確判斷零件的損壞程度和故障類型，為后續(xù)的修復(fù)措施提供依據(jù)。再次，對零件進(jìn)行必要的測試，確保其性能符合規(guī)定要求。從次，潤滑工作是確保零件正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵步驟，能有效減少摩擦和磨損。在潤滑過程中，還需對零件進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和緊固，以確保其穩(wěn)定性和安全性。最后，對于無法修復(fù)或損壞嚴(yán)重的零件，及時(shí)進(jìn)行更換，以恢復(fù)設(shè)備的整體性能。

3.2" "修復(fù)項(xiàng)目分級原則

一是根據(jù)損壞程度評估。根據(jù)零件損壞的嚴(yán)重程度，如磨損、斷裂、變形等，進(jìn)行初步評估，確定修復(fù)工作的緊迫性和重要性。二是根據(jù)修復(fù)難度評估。考慮修復(fù)過程中所需的技術(shù)水平、設(shè)備條件、修復(fù)時(shí)間等因素，對修復(fù)難度進(jìn)行評估，以便合理安排修復(fù)資源和人員。三是根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益分析。結(jié)合修復(fù)成本與零件更換成本，對修復(fù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，確保修復(fù)工作的經(jīng)濟(jì)合理性。

3.3" "修復(fù)項(xiàng)目分級

根據(jù)以上原則，將露天采礦設(shè)備機(jī)械零件修復(fù)項(xiàng)目分為以下3個等級：①一級修復(fù)項(xiàng)目。若零件損壞嚴(yán)重，影響設(shè)備正常運(yùn)行，修復(fù)難度較大，需要專業(yè)技術(shù)人員和先進(jìn)設(shè)備支持。此類項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先安排修復(fù)資源，確保及時(shí)恢復(fù)設(shè)備功能。②二級修復(fù)項(xiàng)目。若零件損壞程度適中，修復(fù)難度一般，可在常規(guī)條件下進(jìn)行修復(fù)。此類項(xiàng)目可根據(jù)修復(fù)資源情況靈活安排修復(fù)計(jì)劃。③三級修復(fù)項(xiàng)目。若零件損壞較輕，修復(fù)難度較小，可通過簡單操作或更換易損件完成修復(fù)。此類項(xiàng)目可結(jié)合設(shè)備維護(hù)計(jì)劃進(jìn)行定期修復(fù)。

3.4" "損壞程度評分

3.4.1" "計(jì)算損壞程度評分

為了更科學(xué)地確定修復(fù)項(xiàng)目的分級，引入損壞程度評分的映射函數(shù)。假設(shè)零件的磨損深度為，損壞程度評分為D（范圍：0～100），定義一個線性或非線性映射函數(shù)來將磨損深度轉(zhuǎn)換為損壞程度評分。如果損壞程度評分與磨損深度的關(guān)系是線性的，則可以使用以下線性映射函數(shù)：

式中：a和b代表常數(shù)，需要根據(jù)實(shí)際情況來確定。

如果損壞程度評分與磨損深度的關(guān)系是非線性的，使用以下非線性映射函數(shù)：

式中：c、d、e代表常數(shù)。

3.4.2" "確定損壞程度評分

首先，領(lǐng)域內(nèi)的專家根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)來評估不同磨損深度對應(yīng)的損壞程度評分。其次，如果有歷史數(shù)據(jù)記錄了零件的磨損深度和對應(yīng)的損壞程度評分，可以使用這些數(shù)據(jù)來擬合映射函數(shù)。最后，可以通過實(shí)際測量不同零件的磨損深度，評估其損壞程度評分，并用這些數(shù)據(jù)來驗(yàn)證和調(diào)整映射函數(shù)。一旦確定了映射函數(shù)的參數(shù)，就可以使用該函數(shù)來計(jì)算任意磨損深度對應(yīng)的損壞程度評分。根據(jù)評分確定修復(fù)項(xiàng)目，完成對露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的修復(fù)即可。

4" "結(jié)束語

為了提升露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的損壞識別與修復(fù)效率，本文深入分析了露天采礦設(shè)備機(jī)械零件的損壞形式、故障規(guī)律及其影響因素。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，不同零件損壞的原因和形式多種多樣，需要采取針對性的修復(fù)措施。同時(shí)，加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)，提高操作人員的技能水平，也是減少零件損壞、延長設(shè)備使用壽命的有效途徑。

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