露天采矿设备机械零件的损坏形式和修复措施分析

摘要：为了提升露天采矿设备机械零件的损坏识别与修复效率，深入分析了露天采矿设备机械零件的损坏形式、故障规律及其影响因素。为了优化修复资源配置，通过综合考虑损坏程度、修复难度和经济效益等因素，将修复项目划分为不同级别，以便合理安排修复计划和资源。研究结果表明，实施所提措施有助于提升露天采矿设备的运行稳定性和生产效率，对于保障采矿作业的安全与高效具有重要意义。

关键词：露天采矿设备；损坏形式；故障规律；修复方式；项目分级

0" "引言

露天采矿设备作为保障采矿作业顺利进行的关键要素，其运行状况直接影响到整个采矿工程的效率和成本[1]。然而，在复杂的露天采矿环境中，采矿设备机械零件往往会遭受各种形式的损坏，这不仅会影响设备的正常运行，还可能对采矿作业的安全造成潜在威胁。

对零件的损坏形式进行深入分析，并探讨相应的修复措施，对于提高设备的使用寿命、降低维护成本、保障采矿作业的安全与效率具有重要意义[2]。本文旨在通过系统梳理露天采矿设备机械零件的损坏形式，分析损坏原因，进而提出针对性的修复措施，以期为采矿设备的维护与管理提供有益的参考。

1" "机械零件损坏形式与故障规律分析

1.1" "机械零件损坏形式

一是腐蚀损坏。由于露天采矿环境的特殊性，设备机械零件常常会受到腐蚀的影响。腐蚀会导致零件表面产生锈迹，甚至造成零件的穿孔或断裂。二是疲劳损坏。疲劳损坏是指在长期使用条件下，因应力集中和交变载荷等原因而引起的构件开裂和断裂。三是磨损损坏。磨损是露天采矿设备机械零件最常见的损坏形式之一。由于设备在运行过程中，零件之间会发生相对运动，导致零件表面逐渐磨损，进而影响设备的正常运行[3]。此外，露天采矿设备机械零件还可能出现断裂、变形等损坏形式。这些损坏形式的出现，不仅会影响设备的正常运行，还可能对采矿作业的安全造成潜在威胁。

1.2" "机械零件故障规律

设备的故障率随时间的推移呈现出一定的规律，主要包括以下三个阶段。①初期失效阶段。在这一阶段，因为新的摩擦副切削刃以及表面脱碳层被快速打磨平整，零件间的间隙变化很大，为此要对间隙进行及时地调整。另外，在这一阶段，设备的制造、安装等方面的薄弱环节也日益暴露。当设备在使用过程中被持续地调整和修正后，出错率将会逐渐减少。②偶发故障期。在这个过程中，摩擦副的切削刃已经被磨掉，脱碳层也被打磨干净，机器在正常的工作状态下，事故的发生概率很小[4]。偶然出现的失效，多为操作不当，维修不当，使用不规范等原因。偶然失效是指设备的实际有效寿命，通常可以持续相当长的一段时间。③耗损失效时期。在这个时期，因零件的长时间损耗，造成的失效率持续增加。通过对零部件进行有针对性地更换和维护，可以减少故障发生率，提高设备的使用寿命[5]。潜在故障问题像冰山藏在水中，这种情况可以用故障冰山表示。露天采矿设备机械零件故障冰山如图1所示。

1.3" "故障与运行时间关系

在生产过程中，故障次数、维修费用和维修时间均随生产年限的增长而增加，如图2所示。

从图2可以看出，减少设备维护成本的方法包括：增加偶然失效时间（即增加运行时间）、减少维护成本和维护人员工时。其中，合理地运行、强化维修保养是延长装备寿命的重要手段，而降低维修成本与维修人员工时的主要手段则是降低维修成本。

2" "故障修复方式

2.1" "故障分类

选择最佳的修复方式需要用最少的费用取得最好的修复效果[6]。通过上述分析对故障进行分类，露天采矿设备机械零件故障分类如图3所示。

2.2" "故障修复方式

故障修复方式主要有3种：事后修复、计划修复和状态修复。在选择故障修复方式时，需要遵循3个核心原则：一是修复费用低，以确保维修的经济性；二是修复可靠性高，以保证修复后的设备能够稳定运行；三是可操作性强，便于维修人员在实际操作中实施。

基于上述选择原则，构建层次结构图来清晰地展示决策过程。层次结构图如图4所示。结合图4，建立三准则对总目标的判断矩阵。总目标判断矩阵如表1所示。表1中，b11～b33代表重要性权数。

2.3" "修复方式选择

对于具有明显发展阶段的规则型故障，状态维护占据主导地位，权重达到0.46，计划维护紧随其后，而事后维护权重为0.25。由于此类故障具有明确的规律性和发生前的征兆，因此预测、观察和记录变得尤为关键，使其特别适合采用视情维护策略。

在无发展阶段的常规故障中，计划维护权重最高，为0.46，事后维护权重紧随其后，达到0.44，与计划维护权重相近。状态维护的权重则相对较低，仅为0.09。考虑到计划维护的精度问题，若故障影响较小，损失不大，事后维护或许更为合适。然而，若故障可能带来严重后果，有计划地进行维修则更为明智。因为这样可以更精确地确定维修区域，提升计划的精准度，实现预防性维修。

对于存在发展阶段但无规律的不规则故障，状态维护权重最高，达到0.49，事后维护权重为0.43，而计划维护权重较低，为0.08。因此，在此类故障中，应优先考虑状态维护[8]。尽管此类故障无固定规律，但其渐进性使得预测、观察和记录成为可能，从而适用于视情维护。

对于那些既无发展阶段又无规则性的故障，事后维护权重高达0.76，计划维护权重次之。由于此类故障难以分析和预测，且状态监控难度较大，因此无论是计划维护还是视情维护都难以有效实施，只能采取事后维护作为应对策略。

3" "修复项目分级

3.1" "修复工作的要求和流程

3.1.1" "修复工作的要求

修复工作应以最小化停工期为首要目标，力求使设备的性能得到最大程度地恢复与提升，从而确保设备维持最佳状态和高度可靠性。

在设备维护过程中，应着重提高工作效率，减少人力投入，并有效控制成本。应该在问题显现之前，主动进行检查与预防，避免事后被动的维修。状态监控是主动发现并排除设备问题的重要工具，通过实时监测设备状态，能够及时发现潜在问题并采取相应的维护措施。

3.1.2" "修复工作流程

露天采矿设备机械零件的修复维护工作涵盖了多个关键环节。首先，需对零件进行彻底地清洗和清理，以去除附着在表面的污垢和杂质，为后续的检查和修复工作打下基础。其次，通过详细的检查，可以准确判断零件的损坏程度和故障类型，为后续的修复措施提供依据。再次，对零件进行必要的测试，确保其性能符合规定要求。从次，润滑工作是确保零件正常运转的关键步骤，能有效减少摩擦和磨损。在润滑过程中，还需对零件进行适当地调整和紧固，以确保其稳定性和安全性。最后，对于无法修复或损坏严重的零件，及时进行更换，以恢复设备的整体性能。

3.2" "修复项目分级原则

一是根据损坏程度评估。根据零件损坏的严重程度，如磨损、断裂、变形等，进行初步评估，确定修复工作的紧迫性和重要性。二是根据修复难度评估。考虑修复过程中所需的技术水平、设备条件、修复时间等因素，对修复难度进行评估，以便合理安排修复资源和人员。三是根据经济效益分析。结合修复成本与零件更换成本，对修复项目的经济效益进行分析，确保修复工作的经济合理性。

3.3" "修复项目分级

根据以上原则，将露天采矿设备机械零件修复项目分为以下3个等级：①一级修复项目。若零件损坏严重，影响设备正常运行，修复难度较大，需要专业技术人员和先进设备支持。此类项目应优先安排修复资源，确保及时恢复设备功能。②二级修复项目。若零件损坏程度适中，修复难度一般，可在常规条件下进行修复。此类项目可根据修复资源情况灵活安排修复计划。③三级修复项目。若零件损坏较轻，修复难度较小，可通过简单操作或更换易损件完成修复。此类项目可结合设备维护计划进行定期修复。

3.4" "损坏程度评分

3.4.1" "计算损坏程度评分

为了更科学地确定修复项目的分级，引入损坏程度评分的映射函数。假设零件的磨损深度为，损坏程度评分为D（范围：0～100），定义一个线性或非线性映射函数来将磨损深度转换为损坏程度评分。如果损坏程度评分与磨损深度的关系是线性的，则可以使用以下线性映射函数：

式中：a和b代表常数，需要根据实际情况来确定。

如果损坏程度评分与磨损深度的关系是非线性的，使用以下非线性映射函数：

式中：c、d、e代表常数。

3.4.2" "确定损坏程度评分

首先，领域内的专家根据他们的经验来评估不同磨损深度对应的损坏程度评分。其次，如果有历史数据记录了零件的磨损深度和对应的损坏程度评分，可以使用这些数据来拟合映射函数。最后，可以通过实际测量不同零件的磨损深度，评估其损坏程度评分，并用这些数据来验证和调整映射函数。一旦确定了映射函数的参数，就可以使用该函数来计算任意磨损深度对应的损坏程度评分。根据评分确定修复项目，完成对露天采矿设备机械零件的修复即可。

4" "结束语

为了提升露天采矿设备机械零件的损坏识别与修复效率，本文深入分析了露天采矿设备机械零件的损坏形式、故障规律及其影响因素。通过分析可以发现，不同零件损坏的原因和形式多种多样，需要采取针对性的修复措施。同时，加强设备的日常维护和保养，提高操作人员的技能水平，也是减少零件损坏、延长设备使用寿命的有效途径。

参考文献

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