煤礦機械設備中軸類零件超聲檢測的探討

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1、煤礦機械設備中軸類零件超聲檢測的探討 摘要 對煤礦機械軸類零件缺陷進行了分析，結合搖臂惰輪軸零件提出了煤礦機械設備中軸類零件超聲波檢測策略，探討了檢測波形不穩(wěn)定的問題與解決方法，通過超聲檢測技術能夠確保零件 　　摘要:對煤礦機械軸類零件缺陷進行了分析，結合搖臂惰輪軸零件提出了煤礦機械設備中軸類零件超聲波檢測策略，探討了檢測波形不穩(wěn)定的問題與解決方法，通過超聲檢測技術能夠確保零件不受到損傷的條件下，更加準確的對零件缺陷加以檢測，更好的指導煤礦機械設備的維修與保養(yǎng)工作，及時的發(fā)現(xiàn)零件缺陷，避免造成機械事故，確保煤礦生產(chǎn)的安全性。 　　關鍵詞:煤礦機械;軸類零

2、件;超聲檢測 　　0引言 　　煤礦生產(chǎn)過程所應用到的機械設備主要包含有采煤機設備、支護機械設備以及運輸機械設備等，這些機械設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)之中任何一個機械發(fā)生問題，會在一定程度上影響煤礦安全的開采，甚至可能會導致非常嚴重的安全事故[1]。煤礦機械故障發(fā)生主要是一些機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，使得機械設備無法安全運轉，這是導致煤礦機械事故發(fā)生的主要原因[2]。在機械設備各類部件中，軸類部件長期在重載荷下工作，磨損問題較為嚴重，因此，針對煤礦機械設備中的軸類零件進行超聲無損檢測，對軸類零件的安全性加

3、以評測，希望能夠更好的確保煤礦機械設備生產(chǎn)安全性[3]。 　　1煤礦機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)的過程中進行脫硫、脫氧處理時而形成的，軸類零件存在內(nèi)生夾雜缺陷，極易導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，同時夾雜部位還會變成是零件裂紋產(chǎn)生的發(fā)源點，極易導致尖角位置產(chǎn)生應力集中問題，易出現(xiàn)顯微裂紋。若是軸類零件之中存在夾雜物，雖然對于軸類零件的強度不會造成多大影響，但會嚴重的影響軸類零件斷面收縮率，影響軸類零件的延伸

4、率，對軸類零件的韌性沖擊值造成極大影響。 　　在煤礦機械軸類零件之中，夾雜物的超聲檢測波形主要為三種，如圖1所示。 　　若是軸類零件存在單個缺陷情況下，此時底波非常清晰，在底波與始波間會產(chǎn)生若干強度相對低的缺陷波，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，在檢測過程中探頭軸類零件表面沿特定方向進行移動過程中，缺陷波的信號會一直存在。 　　1.2裂紋缺陷 　　軸類零件鍛造過程中的熱處理會出現(xiàn)相對大的應力，其服役過程中會受到較大的載荷作用，

5、應力過大或者出現(xiàn)應力集中極易導致軸類零件出現(xiàn)裂紋，若不能及時發(fā)現(xiàn)軸類零件中的裂紋，裂紋擴展最終會造成軸類零件斷裂，導致機械故障的出現(xiàn)，所以，軸類零件不允許存在裂紋。在采用超聲檢測技術對軸類零件進行檢測時，裂紋缺陷波的波峰一般表現(xiàn)為"尖";和"高";的特征，波低相對寬，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，通常底波僅會出現(xiàn)一次或一次都不會出現(xiàn)。這一現(xiàn)象說明軸存在裂紋，軸類零件便會產(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小裂紋同樣將影響到超聲波的傳播，導致超聲波達到底部能量被消減。

6、 　　2軸類零件超聲波檢測策略 　　依照煤礦設備的具體運行狀況，制定針對軸類零件適宜方案加以檢測，診斷軸類零件的故障，對軸類零件壽命加以評估，能夠防止維護不當問題發(fā)生，可以確保煤礦機械設備更加安全與可靠的運行，避免機械安全事故的發(fā)生。 　　對軸類零件進行質(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，在運行過程中產(chǎn)生的缺陷主要為裂紋缺陷。 　　采煤機中的搖臂惰輪軸屬于盲孔軸組，輪軸的長度為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，軸組由搖臂側面裝入，

7、在軸頸部位安設雙列的調(diào)心滾子軸承，齒輪安設于軸承外圈之上，在惰輪軸之上安設有"O";形的密封圈零件，主要是為了避免油液發(fā)生外泄，整個惰輪軸組件安設在采煤機設備的搖臂結構之上，如圖3所示。 　　軸頸和軸承過盈配合，在其接觸位置邊緣便會產(chǎn)生較大的應力作用，極易出現(xiàn)疲勞裂紋缺陷，在臺階部位同樣也會由于應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看，在不拆卸檢測的過程中，應當將軸大端的端面當成是區(qū)域開展超聲無損檢測工作。具體的檢測方案如下: 　　(1)依照惰輪軸具體形狀以及安裝形式等條件，將超聲檢測區(qū)域設定為中間軸頸邊緣區(qū)域和兩邊臺階過渡區(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，并對探頭聲場加以仿真分析，獲得聲場的遠近場距離、聲軸橫向?qū)挾戎档鹊葏?shù)，同時和被檢測區(qū)域大小對比分析，檢驗所選探頭裝置是否可以完全覆蓋檢測區(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軸身，采用小角度縱波探頭檢測臺階部位、軸頸位置。 　　(3)依照設備中所建立的超聲波模型，獲得探頭所對應的振動特征。 　　(4)開始檢測工作，超聲波對檢測區(qū)覆蓋情況如圖4所示。 　　在位置A、B處通過直探

9、頭針對軸身開展全軸檢 　　測工作;在位置C、D處通過小角度探頭針對臺階根部位置開展檢測工作，并且結合現(xiàn)場檢測的具體情況更換適宜的角度，確保檢測范圍能夠覆蓋到整個軸頸區(qū)域;在位置E處通過大角度斜探頭針對軸頸區(qū)域開展檢測工作，確保軸頸區(qū)域能夠完全處于檢測范圍之內(nèi)。 　　(5)依照檢測結果獲得零件缺陷問題相關信息，同時對存在的缺陷加以評價。 　　(6)形成檢測報告。 　　3檢測波形不穩(wěn)定的分析與解決 　　采用超聲檢測技術對軸類零件進行檢測的過程中，會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，導致設備無法正

10、常的工作，還會對設備之中個別元件造成損傷，更重要會影響到檢測結果準確性。所以，在超聲檢測過程中，應當避免電磁干擾問題的發(fā)生。針對電磁干擾的問題，采取以下措施: 　　(1)把探頭的支架結構安裝于超聲檢測設備前后移動固定架之中，在超聲檢測設備的顯示裝置上觀察到超聲波形依舊存在相對大的干擾。 　　(2)把探頭的支架結構使用絕緣材料包裹，并將支架安裝于超聲設備的前后移動固定架上面，在超聲檢測設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、與新探頭支架結構之中，同時把探頭導線饒5圈固定在抗干擾瓷環(huán)之中，基本上干擾消除。 　　4結語 　　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，在軸類零件的服務過程中同樣也會產(chǎn)生各種缺陷，這些缺陷正是機械設備發(fā)生事故的主要問題。無損檢測技術是目前煤礦機械檢測中應用相對廣的技術，其能夠在確保零件在不受損傷的條件下完成缺陷檢測，針對在役設備開展檢測工作，及時的發(fā)現(xiàn)零件隱患，減小設備檢修周期，確保設備安全性進一步提升。在各種無損檢測技術之中，超聲檢測技術是最方便與快捷的一種檢測技術，所以，加強推廣應用檢測技術對煤礦機械軸類零件監(jiān)測，可有效維護檢修機械設備運行安全，保障煤礦機械生產(chǎn)順利進行，促進煤礦業(yè)綠色色發(fā)展。 　　參考文獻: 　　[1]郝利嘉.淺談煤礦在用設備無損檢測[J].機械管理開發(fā)，2017，32(4):64-65+84. 　　[2]郝利嘉.無損檢測技術在煤礦在用設備的應用[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用[J].機電信息，2016(27):38-39.