煤礦機(jī)械設(shè)備中軸類零件超聲檢測(cè)的探討

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1、煤礦機(jī)械設(shè)備中軸類零件超聲檢測(cè)的探討 摘要 對(duì)煤礦機(jī)械軸類零件缺陷進(jìn)行了分析，結(jié)合搖臂惰輪軸零件提出了煤礦機(jī)械設(shè)備中軸類零件超聲波檢測(cè)策略，探討了檢測(cè)波形不穩(wěn)定的問題與解決方法，通過超聲檢測(cè)技術(shù)能夠確保零件 　　摘要:對(duì)煤礦機(jī)械軸類零件缺陷進(jìn)行了分析，結(jié)合搖臂惰輪軸零件提出了煤礦機(jī)械設(shè)備中軸類零件超聲波檢測(cè)策略，探討了檢測(cè)波形不穩(wěn)定的問題與解決方法，通過超聲檢測(cè)技術(shù)能夠確保零件不受到損傷的條件下，更加準(zhǔn)確的對(duì)零件缺陷加以檢測(cè)，更好的指導(dǎo)煤礦機(jī)械設(shè)備的維修與保養(yǎng)工作，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)零件缺陷，避免造成機(jī)械事故，確保煤礦生產(chǎn)的安全性。 　　關(guān)鍵詞:煤礦機(jī)械;軸類零

2、件;超聲檢測(cè) 　　0引言 　　煤礦生產(chǎn)過程所應(yīng)用到的機(jī)械設(shè)備主要包含有采煤機(jī)設(shè)備、支護(hù)機(jī)械設(shè)備以及運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備等，這些機(jī)械設(shè)備相互交叉與組成形成了完整的采煤系統(tǒng)，不管是系統(tǒng)之中任何一個(gè)機(jī)械發(fā)生問題，會(huì)在一定程度上影響煤礦安全的開采，甚至可能會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的安全事故[1]。煤礦機(jī)械故障發(fā)生主要是一些機(jī)械部件在受到外部環(huán)境影響之下自身性能出現(xiàn)了磨損、變形或者斷裂等問題，使得機(jī)械設(shè)備無(wú)法安全運(yùn)轉(zhuǎn)，這是導(dǎo)致煤礦機(jī)械事故發(fā)生的主要原因[2]。在機(jī)械設(shè)備各類部件中，軸類部件長(zhǎng)期在重載荷下工作，磨損問題較為嚴(yán)重，因此，針對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備中的軸類零件進(jìn)行超聲無(wú)損檢測(cè)，對(duì)軸類零件的安全性加

3、以評(píng)測(cè)，希望能夠更好的確保煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)安全性[3]。 　　1煤礦機(jī)械軸類零件缺陷分析 　　1.1內(nèi)部夾雜物缺陷 　　軸類零件通常為鍛造件，零件內(nèi)部夾雜通常為內(nèi)生夾雜，主要是零件在生產(chǎn)的過程中進(jìn)行脫硫、脫氧處理時(shí)而形成的，軸類零件存在內(nèi)生夾雜缺陷，極易導(dǎo)致軸類零件在使用的過程中發(fā)生斷裂。這是軸類零件之中存在內(nèi)生夾雜物質(zhì)，將基體所擁有的連續(xù)性阻斷，同時(shí)夾雜部位還會(huì)變成是零件裂紋產(chǎn)生的發(fā)源點(diǎn)，極易導(dǎo)致尖角位置產(chǎn)生應(yīng)力集中問題，易出現(xiàn)顯微裂紋。若是軸類零件之中存在夾雜物，雖然對(duì)于軸類零件的強(qiáng)度不會(huì)造成多大影響，但會(huì)嚴(yán)重的影響軸類零件斷面收縮率，影響軸類零件的延伸

4、率，對(duì)軸類零件的韌性沖擊值造成極大影響。 　　在煤礦機(jī)械軸類零件之中，夾雜物的超聲檢測(cè)波形主要為三種，如圖1所示。 　　若是軸類零件存在單個(gè)缺陷情況下，此時(shí)底波非常清晰，在底波與始波間會(huì)產(chǎn)生若干強(qiáng)度相對(duì)低的缺陷波，依照不同缺陷波波峰大小便能夠初步的判別缺陷大小。如果軸類零件之中存在環(huán)帶缺陷，會(huì)表現(xiàn)出工件的周向?qū)ΨQ位置形成缺陷波峰。若是軸類零件之中存在條狀缺陷，在檢測(cè)過程中探頭軸類零件表面沿特定方向進(jìn)行移動(dòng)過程中，缺陷波的信號(hào)會(huì)一直存在。 　　1.2裂紋缺陷 　　軸類零件鍛造過程中的熱處理會(huì)出現(xiàn)相對(duì)大的應(yīng)力，其服役過程中會(huì)受到較大的載荷作用，

5、應(yīng)力過大或者出現(xiàn)應(yīng)力集中極易導(dǎo)致軸類零件出現(xiàn)裂紋，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸類零件中的裂紋，裂紋擴(kuò)展最終會(huì)造成軸類零件斷裂，導(dǎo)致機(jī)械故障的出現(xiàn)，所以，軸類零件不允許存在裂紋。在采用超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)軸類零件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，裂紋缺陷波的波峰一般表現(xiàn)為"尖";和"高";的特征，波低相對(duì)寬，如圖2所示。 　　若是軸類零件不存在裂紋缺陷，能夠清晰的觀察到多次底波。若是存在裂紋缺陷時(shí)，通常底波僅會(huì)出現(xiàn)一次或一次都不會(huì)出現(xiàn)。這一現(xiàn)象說明軸存在裂紋，軸類零件便會(huì)產(chǎn)生孔隙，而孔隙位置一般為真空狀態(tài)，超聲波在此傳播便較為困難，而且裂紋周圍一些較為細(xì)小裂紋同樣將影響到超聲波的傳播，導(dǎo)致超聲波達(dá)到底部能量被消減。

6、 　　2軸類零件超聲波檢測(cè)策略 　　依照煤礦設(shè)備的具體運(yùn)行狀況，制定針對(duì)軸類零件適宜方案加以檢測(cè)，診斷軸類零件的故障，對(duì)軸類零件壽命加以評(píng)估，能夠防止維護(hù)不當(dāng)問題發(fā)生，可以確保煤礦機(jī)械設(shè)備更加安全與可靠的運(yùn)行，避免機(jī)械安全事故的發(fā)生。 　　對(duì)軸類零件進(jìn)行質(zhì)量的控制主要是在軸類零件的制造以及維修過程進(jìn)行控制，制造過程中產(chǎn)生的主要缺陷為內(nèi)生夾雜缺陷，在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的缺陷主要為裂紋缺陷。 　　采煤機(jī)中的搖臂惰輪軸屬于盲孔軸組，輪軸的長(zhǎng)度為300mm，大端部位直徑值為140mm，軸頸的直徑值為120mm，小端部位的直徑值為100mm，軸組由搖臂側(cè)面裝入，

7、在軸頸部位安設(shè)雙列的調(diào)心滾子軸承，齒輪安設(shè)于軸承外圈之上，在惰輪軸之上安設(shè)有"O";形的密封圈零件，主要是為了避免油液發(fā)生外泄，整個(gè)惰輪軸組件安設(shè)在采煤機(jī)設(shè)備的搖臂結(jié)構(gòu)之上，如圖3所示。 　　軸頸和軸承過盈配合，在其接觸位置邊緣便會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力作用，極易出現(xiàn)疲勞裂紋缺陷，在臺(tái)階部位同樣也會(huì)由于應(yīng)力作用較為集中容易出現(xiàn)裂紋缺陷。根據(jù)惰輪軸安裝形式以及裝配特征來(lái)看，在不拆卸檢測(cè)的過程中，應(yīng)當(dāng)將軸大端的端面當(dāng)成是區(qū)域開展超聲無(wú)損檢測(cè)工作。具體的檢測(cè)方案如下: 　　(1)依照惰輪軸具體形狀以及安裝形式等條件，將超聲檢測(cè)區(qū)域設(shè)定為中間軸頸邊緣區(qū)域和兩邊臺(tái)階過渡區(qū)域。依照惰

8、輪軸的安裝方式，僅僅可以將端蓋拆開，將軸大端端面當(dāng)作是探頭掃查區(qū)。 　　(2)依照軸尺寸大小，確保采用的超聲探頭類型，并對(duì)探頭聲場(chǎng)加以仿真分析，獲得聲場(chǎng)的遠(yuǎn)近場(chǎng)距離、聲軸橫向?qū)挾戎档鹊葏?shù)，同時(shí)和被檢測(cè)區(qū)域大小對(duì)比分析，檢驗(yàn)所選探頭裝置是否可以完全覆蓋檢測(cè)區(qū)域。此次所選用的探討包含有直探頭、斜探頭以及小角度縱波探頭。采用直探頭裝置全面的檢測(cè)軸身，采用小角度縱波探頭檢測(cè)臺(tái)階部位、軸頸位置。 　　(3)依照設(shè)備中所建立的超聲波模型，獲得探頭所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)特征。 　　(4)開始檢測(cè)工作，超聲波對(duì)檢測(cè)區(qū)覆蓋情況如圖4所示。 　　在位置A、B處通過直探

9、頭針對(duì)軸身開展全軸檢 　　測(cè)工作;在位置C、D處通過小角度探頭針對(duì)臺(tái)階根部位置開展檢測(cè)工作，并且結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的具體情況更換適宜的角度，確保檢測(cè)范圍能夠覆蓋到整個(gè)軸頸區(qū)域;在位置E處通過大角度斜探頭針對(duì)軸頸區(qū)域開展檢測(cè)工作，確保軸頸區(qū)域能夠完全處于檢測(cè)范圍之內(nèi)。 　　(5)依照檢測(cè)結(jié)果獲得零件缺陷問題相關(guān)信息，同時(shí)對(duì)存在的缺陷加以評(píng)價(jià)。 　　(6)形成檢測(cè)報(bào)告。 　　3檢測(cè)波形不穩(wěn)定的分析與解決 　　采用超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)軸類零件進(jìn)行檢測(cè)的過程中，會(huì)存在一定的電磁干擾問題。如圖5所示。 　　出現(xiàn)電磁干擾問題，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正

10、常的工作，還會(huì)對(duì)設(shè)備之中個(gè)別元件造成損傷，更重要會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。所以，在超聲檢測(cè)過程中，應(yīng)當(dāng)避免電磁干擾問題的發(fā)生。針對(duì)電磁干擾的問題，采取以下措施: 　　(1)把探頭的支架結(jié)構(gòu)安裝于超聲檢測(cè)設(shè)備前后移動(dòng)固定架之中，在超聲檢測(cè)設(shè)備的顯示裝置上觀察到超聲波形依舊存在相對(duì)大的干擾。 　　(2)把探頭的支架結(jié)構(gòu)使用絕緣材料包裹，并將支架安裝于超聲設(shè)備的前后移動(dòng)固定架上面，在超聲檢測(cè)設(shè)備的顯示裝置上觀察到超聲波形受到的干擾顯著降低了。 　　因此，超聲檢測(cè)過程中，把探頭支架固定桿金屬材料替換掉，換成尼龍材料固定桿，并且探頭固定夾同樣采用尼龍材料，把這些組件安裝

11、與新探頭支架結(jié)構(gòu)之中，同時(shí)把探頭導(dǎo)線饒5圈固定在抗干擾瓷環(huán)之中，基本上干擾消除。 　　4結(jié)語(yǔ) 　　軸類零件大部分屬于鍛造件，在零件生產(chǎn)過程中存在固有的缺陷，在軸類零件的服務(wù)過程中同樣也會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，這些缺陷正是機(jī)械設(shè)備發(fā)生事故的主要問題。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是目前煤礦機(jī)械檢測(cè)中應(yīng)用相對(duì)廣的技術(shù)，其能夠在確保零件在不受損傷的條件下完成缺陷檢測(cè)，針對(duì)在役設(shè)備開展檢測(cè)工作，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)零件隱患，減小設(shè)備檢修周期，確保設(shè)備安全性進(jìn)一步提升。在各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之中，超聲檢測(cè)技術(shù)是最方便與快捷的一種檢測(cè)技術(shù)，所以，加強(qiáng)推廣應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)對(duì)煤礦機(jī)械軸類零件監(jiān)測(cè)，可有效維護(hù)檢修機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全，保障煤礦機(jī)械生產(chǎn)順利進(jìn)行，促進(jìn)煤礦業(yè)綠色色發(fā)展。 　　參考文獻(xiàn): 　　[1]郝利嘉.淺談煤礦在用設(shè)備無(wú)損檢測(cè)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2017，32(4):64-65+84. 　　[2]郝利嘉.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在煤礦在用設(shè)備的應(yīng)用[J].煤炭與化工，2016，39(11):115-116+145. 　　[3]苗壘.淺談小角度縱波直探頭在軸類鍛件探傷中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2016(27):38-39.