露天矿220 t级自卸卡车电动轮主机架开裂故障分析

0 引 言

胜利露天煤矿现有220 t级矿用自卸卡车50台（其中小松830E-AC卡车28台，特雷克斯MT4400-AC 卡车 22台），分别于 2008、2009、2011、2013投入运行。自2013年6月发现首台卡车电动轮主架开裂，截至2017年6月，在日常维修保养及电动轮大修分解、检测过程中已累计有46台电动轮主机架出现开裂现象（其中MT4400卡车电动轮11台、830E卡车电动轮35台）。电动轮主机架开裂比率为46%。目前进口主机架价格约200万元，电动轮主机架的开裂问题已严重影响设备运行效率和设备运行成本，同时增加了安全风险。所以分析电动轮主机架开裂原因，提出比较有效、科学的应对方案，是设备管理人员职责所在。

1 矿用自卸卡车电动轮主机架开裂情况

胜利露天煤矿运行的220 t矿自卸卡车共50台，100台电动轮，截至2017年6月电动轮最高运行40 931 h，最低运行14 549 h，平均运行26 746 h。自投入运行以来到2017年6月，电动轮主机架共计开裂46台，主机架开裂比率为46%。

2 电动轮主机架开裂原因分析

2.1 道路环境对自卸卡车电动轮主机架的影响

矿用自卸卡车行驶道路干线为矿山等级路，但胜利露天煤矿煤层赋情况和地质条件决定支线临时道路多为软岩、泥岩或混和泥土的非等级道路。

支线和临时道路表面凹凸不平、多尘或泥泞，坡度最大为8%，自卸卡车在运行过程中易出现颠簸、瞬时冲击等情况，受支线和临时道路自身因素和气温、雨雪等天气情况影响，如不加强露天道路的维护力量，道路将会出现凸凹不平的状况，在自卸卡车通过这些区域时，会因为路面的凸凹不平使得自卸卡车受到较大幅度载荷变化的冲击，由能量守恒定律可知设备受到瞬间冲击所产生的能量将会瞬间释放，释放的能量全部集中在卡车自身上。物体动量的增量等于它所受合外力的冲量即Ft=mΔv，即所有外力的冲量的矢量和。220 t卡车额定载重量220 t，重载总重360 t。通过计算可知设备结构件在受到冲击时所受到的外力是未受到冲击前的10倍左右。加之受露天煤矿道路受条件限制，弯道较多，自卸卡车转弯半径受限，由于露天煤矿内车辆通行规则与我国高速路通行规则相反，一些卡车在转弯等区域会由于向心力的作用导致车辆整体向右倾斜，所以部分冲击载荷会集中到右侧电动轮主机架上，使得电动轮主机架承受瞬间大载荷。通过电动轮主机架开裂情况统计分析，右侧电动轮主机架开裂数量及损坏程度均高于左侧电动轮主机架。因此道路环境是电动轮主机架开裂的主要原因之一。2.2 气候环境对卡车结构件的影响

锡林浩特地区属半干旱草原气候，冬寒夏炎，年温差较大。本地区多年平均气温1.7℃，极端最高气温38.3℃（1955年7月25日），最低气温-42.4℃（1953年1月15日）。气温-25℃以下平均每年发生40.15 d。

近20 a本地区平均降水量294.74 mm，年平均蒸发量1 794.64 mm。每年的6—8月为雨季，占全年降水量的71%。年最大降水量481.0 mm（1974年），最小 146.7 mm（1980年），日最大降水量 43.9 mm。

春季多风，风向多为南西，风速2.1～8.4 m/s，瞬时最大风速36.6 m/s。近10 a平均每年发生大风1.2次。平均10 min最大风速20.7 m/s。

为了验证算法的性能，在Intel(R)Core(TM)i5-4460 CPU@3.20GHZ处理器、8GB内存的台式机上进行试验，使用Python程序设计语言对数据集进行处理。数据源使用一个涉及京东农产品评价的真实数据集，该数据是由本人通过爬虫技术获得的数据。该数据集总共包含了11 905个用户对65件商品的45 689条评分以及评论。

冻结期为10月初—12月上旬，解冻期为翌年3月末—4月中旬，最大冻土深度2.89 m。1984年—1993年近10 a由于气候变暖，最大冻土深度为2.40 m。

海绵城市是指城市如同海绵一样，在蓄水方面可以体现出良好的弹性，该理念是在2012年低碳城市论坛上首次被提出。我国古代的坡搪系统、三角洲的桑基鱼搪系统等体现了人类的生存智慧：将水作为财，就地蓄留、就地消化旱涝问题，“海绵”的哲学即是就地调节旱涝。开展海绵城市建设是解决目前我国城市水环境面临的“逢雨必涝、雨停即旱”、雨水径流污染、水资源短缺等问题的有效涂径。

较大的温差及冬季寒冷的气温条件使得结构件的金相结构发生变化，尤其是在冷暖交替的季节，结构件会出现较严重的开裂状况。在寒冷的气候环境下，材料的钢结构性能发生变化导致结构出现脆性断裂，由于锡林郭勒地区冬季气温较低，设备结构件的韧性以及塑性性能下降，所以结构件的抗开裂能力也随之降低，最终导致冬季结构件出现大量的脆性断裂。脆性断裂故障的特点是：在设备结构中脆性破坏是一种非常危险的故障现象，其故障之前没有任何征兆，并且裂纹的扩展速度较快，断裂过程能量消耗较少，几乎见不到塑性变形的特点，是一种突发性的故障。脆性断裂的伤口是在受到平面应变情况下所产生的，所以其断口呈现表面发亮的颗粒状特征。由于脆性断裂在应力较低的情况下就能够出现，所以这类故障容易导致巨大损失和恶性事故。因此极端的气候环境也是造成自卸卡车电动轮主机架开裂的原因之一。

2.3 驾驶员操驾对电动轮主机架开裂的影响

驾驶员是卡车的具体操作者，在设备生命周期里扮演着重要的角色。设备的高效运行依靠的是“三分操作七分维修”，驾驶员七分的科学操驾和正确的运行保养至关重要。设备结构件的开裂受驾驶员的影响很大，其中包括驾驶员的责任心与驾驶员的操驾水平。一方面个别驾驶员存在责任心不强的问题，对设备进行野蛮操作、在设备点检方面存在盲区、在遇有路面状况不佳的区域不降速行驶、在设备交接时存在设备现有状况交接不清导致故障不能得到及时控制等责任心不强情况的体现。另一方面受驾驶员本身操驾技术水平的影响，在设备行驶中起步、加油、转弯、减速、控速、会车、停车等基本动作不规范，不能熟练自如的对设备进行操驾。尤其在不同车型的驾驶员进行岗位调动时表现的比较明显，驾驶员技术的不娴熟同样给设备的整体带来很大的压力。因此驾驶员操驾也是影响电动轮主机架开裂的主要原因之一。

（3）增加对移动互联网技术的支持。适应信息技术发展方向，增加财务信息化对移动互联网技术的支持，积极应用网络技术和移动互联技术，通过合理方式建设可以在手机等移动端设备使用的财务APP软件，满足师生查询、缴费、报销的需要，推动财务信息服务与移动互联网信息技术的有效融合，使财务服务不再局限于PC端，摆脱时间空间的限制，进一步增加财务信息化服务的手段，提高财务服务质量。

2.4 材料缺陷对电动轮主机架的开裂的影响

矿山使用设备具备采购成本高，配件价格高，维修费用高的三高特征。使用设备超载所获得的额外利润，远远低于因超载而造成的设备停机损失以及设备维修费用。针对超载的情况需要对设备加强管理来进行解决。在矿用运输设备上实施矿用卡车载荷的“911规则”，此规则在矿用卡车业界内是非常著名的，其组成结构如图3所示，此规则考虑了卡车在矿山内的实际可操作性，卡车装载效率等情况，确保卡车的功效最高，寿命周期内费用最低的控制范围。此规则对矿山生产有很大的指导意义。

个别项目县气象和水文部门各自开发系统，每遇降雨，两部门都用系统发送手机短信到全县各级防汛责任人。同时县防汛办接到省、市两级防指的指令后也要将预警信息发送出去，这样就导致各级防汛责任人每天收到很多内容大致相同的预警短信。建议水文、气象的综合分析资料应先与防汛部门协调，统一口径后，由防汛办经监测预警系统统一发送至各级防汛责任人，避免各行其是，重复发送。同时，要加大防灾资源整合力度，真正实现监测预警信息共享共管，形成防灾抗灾工作合力。

  

图1 开裂部位示意图

在筒体及焊缝部位试样取力学、化学及金相试样，带裂纹试样首先采用工业CT进行内部缺陷检查，而后将裂纹打开观察断口形貌，在依据断口形貌取样进行微观及金相检查，最后进行综合分析。

将裂纹剖解开进行断面检查后发现，裂纹伤口出现多源疲劳的典型特征，裂源由面积大小不相同的密集与疏松的夹杂物构成，是典型的铸造缺陷现象。结果表明，在距离主机架的表面1～2 mm处存在大面积的疏松缺陷，在缺陷处出现很多夹杂物，而且在接近表面的区域出现许多因夹杂物所造成的岩石状断口，其微观形貌如图2所示。

  

图2 约100 mm×1 mm区域微观形貌（树枝晶及夹杂物）

经成份和金相检查发现，筒体材质为20#钢，并且筒体为锻件或轧制件；机架主体材质为20#钢，属铸钢，开裂区域Ⅱ型夹杂物级别太高，致使表面脆性较大，易形成岩石状断口，这在断面上得到体现。综上所述，机架的开裂与端面与筒体过渡部位存在大面积的铸造缺陷有关。

2.5 超载与偏载对电动轮主机架开裂的影响

卡车超载运行对其结构件的损伤很大。当前对设备结构件都采取有限元分析的方式进行定载荷的设计，理论上来说开车在额定载荷下运行能够达到其寿命极限。如果矿上路面跌宕起伏，在加上卡车超载运行，这时卡车结构件所承受的载荷将会是其静载荷的数倍到数十倍，这时卡车结构件受到的载荷将会远远大于设计载荷，最终使得结构件出现早期疲劳，严重时会出现变形、裂纹以及断裂等故障现象。如果卡车不存在超载运行现象，卡车装载偏载问题也是导致主机架开裂的一项因素，偏载主要包含侧向偏载与前后偏载2种类型，偶尔2种偏载情况也会同时出现。所以偏载也是一种卡车局部超载的类型。因此超载也是影响电动轮主机架开裂的原因之一。

3 自卸卡车电动轮主机架开裂的预防措施

3.1 规范矿山道路设计和提高道路养护质量

胜利露天煤矿是特大型露天煤矿，年采剥总量约为6 000 m3，矿山道路的设计和养护直接影响运输车辆的各项经济指标和使用寿命。规范矿山道路中路基、路面结构、曲线段、纵断面的设计将有利于生产效率的提高和延长设备的全寿命周期。尤其是道路曲线半径和曲线段超高的设计，线路的曲线半径是根据自卸卡车的技术参数而定的，道路最小曲线半径应大于卡车的最小转弯半径，按照曲线段自卸卡车运行产生的倾覆离心力和曲线段超高引起的下滑力平衡原理导出。

充分利用现有矿山数字化管理软件以及设备加强道路养护工作。尤其是要提高工作面附近和曲线段道路路面的维护质量，规避由自卸车卡转弯造成的重力分配变化对结构件的冲击。对凸凹不平的路面应及时用平路机（带松土刃或松土耙）破碎并清除，同时重新铺撒路面材料，有条件时，可用大型振动压路机配合推土机、平路机压实路面。目前胜利露天煤矿部分路段采用FRT筑路材料筑路，路面效果较好。

3.2 针对环境温度变化采取相应防范措施

较大的温差及冬季寒冷的气温条件使得结构件的金相结构发生变化，尤其是在冷暖交替的季节，结构件开裂情况更为严重。在环境温度低的情况下,做好设备的保温防冻工作。保障设备的连续运行可以提高设备中油液的温度，降低设备温差，改善设备部件的温度环境，提高适应能力。建议设备运行环境温度小于 -35℃时停止运行，降低因极寒气候对设备结构件造成的伤害。（一般的金属材料韧性会随着工作环境温度的下降而增高）。停机后的设备启动时要做好启动前的预热工作。

该煤炭企业风选项目自2014年底开始进行立项，初期项目总预算约为460万(其中设备260万、皮带走廊100万、皮带等运输设备系统100万)。2015年，在风选项目推进实施过程中因两种选址建设方案所需投资均过大，上级公司要求该煤炭企业缩减项目投资，而当时并未有更好的方案缩减投资，这导致其风选项目在2015年一直没有实质性的进展。风选项目这一重大的效益工程不能付诸实施。

为减少低气温环境下卡车结构件金属材料韧性、极限屈服强度、低温耐冲击性、疲劳系数等等各项指标降低对设备的影响，减少自卸卡车的载荷也能有效的改善低温对设备的影响。2016年冬季胜利露天煤矿将220 t自卸卡车减载20 t，电动轮主机架开裂情况同比减少50%左右。

综上所述，原发性小肠肿瘤恶性多见，长期不明原因的腹块、肠梗阻、腹痛、消化道出血可能为其主要症状，临床上应合理利用现有检查手段，尽早确诊并治疗，以提高患者的临床治愈率，延长存活期，改善预后[13-14]。

3.3 提升驾驶员操驾水平

［1］石践，乌云昙娜.75306型220T自卸车结构件焊接质量控制［J］.煤炭技术，2013（12）：29-30.

2018年4月4日至5日西宁市严重污染天气特征分析 马学莲 张青梅 马海超 甘 璐 马 丽 朱宇蓉 (4-176)

通过岗位知识和操作技能的培训，打造一支懂设备结构，懂设备原理、会保养、善操作的职工队伍，不断提高设备的完好率。针对野蛮操作造成设备损坏的问题，要制定机电设备事故调查及追责制度，并将设备的出动率与驾驶员的绩效考核相挂钩，依靠完善的机制体制提升设备操驾人员的责任心，保证设备的正常使用。

3.4 防范电动轮主机架材料缺陷对设备的影响

在设备的选型和采购环节，提高供应商准入门槛，设置严格的资质业绩要求。在电动轮大修和主机架开裂修复的过程中，加强检查和取样检测，利用探伤、工业CT检查、金相检查、成分分析等手段加强对主机架的剖析，对主机架材料缺陷的情况，与供应商反馈、索赔。同时针对存在缺陷的主机架同批次产品，加密检查，胜利露天煤矿针对主机架开裂的情况，采取了将电动轮大修周期由22 000 h缩短至20 000 h，同时增加了10 000 h电动轮主机架专项检查项目。保障电动轮运行安全。

3.5 减少自卸卡车超载与偏载

由于胜利露天煤矿电动轮主机架开裂现象较为严重，开裂集中部位如图1所示。在开裂的电动轮主机架中取样送检至权威检测机构，采用有限元模拟确定开裂部位应力分布状态及最大应力分析，

治安法官自1361年发展到现在，除了在英国资产阶级革命前和内战中统治者试图取消治安法官外，治安法官制度无疑都是英国法的一个特色，19世纪的地方政府改革虽然削弱了治安法官的行政权，但明确了治安法官的司法权限，提升了司法权威，英格兰和威尔士绝大部分刑事案件几乎都是由治安法官即决审理，不适用陪审团，治安法官既决定事实问题也决定法律问题。

  

图3 卡车载荷的“911规则”

加强设备操作管理，胜利露天煤矿利用自卸卡车称重系统对卡车装载量进行管控，在设备进行保养时对其称重数据进行下载分析，同时对数据进行整体分析，并根据称重系统数据的统计分析，对装车质量进行常规考核。图4—图5为称重系统所测矿用卡车装载分布情况：

  

图4 矿用卡车装载分布情况

  

图5 830E平均装载量（目标同比增加2%）

通过以上数据分析，考核措施，大大减少了超载情况的发生。特别是为了遏制电动轮主机架开裂的不利趋势，胜利露天煤矿2017年3月将220 t卡车载重下调10 t，经过近半年的运行效果看，开裂主机架数量显著下降。

3.6 加强探伤检查及探索新的监控方式

针对主机架开裂的情况，利用超声波探伤、磁粉探伤以及着色探伤等手段对其进行探伤检测。磁粉探伤是利用磁极处磁场强度大的特征，将备检结构件磁化，如果磁化的结构件出现表面裂纹或者其表面附近内部区域出现裂纹，裂纹处就形成了高密度磁场，在磁场力的作用下磁粉会向伤口部位集中，在通过磁粉探测仪器直观明了的看清主机架表面以及内部裂纹情况以及金属组织变化情况。

针对主轴出现裂纹，且不知道损坏程度如何时，采用超声波探伤技术对其进行探伤检测，通过观察超声波探伤仪的反射波长来判断伤口的开裂程度，以此来判断主机架是报废还是进行修复。

对于电动轮主机架开裂情况的监测手段，胜利露天煤矿也在不断的进行探索。正在研究利用银粉涂层测量断裂信号，通过确定镀银涂层式传感器技术参数，保证传感器对裂纹监测的精度、灵敏度等性能实现对裂纹的动态监控功能。通过220 t卡车电动轮主机架裂纹监控系统，在不拆卸电动轮主机架的情况下，即在卡车运转时，能够在线、实时检测电动轮主机架的应变及裂纹的扩展情况，可以在主机架彻底断裂前发出报警，从而避免重大安全事故的发生。

4 结语

针对胜利露天煤矿220 t矿用卡车电动轮主机架开裂的情况，分析影响主机架的开裂的因素，通过矿山道路设计养护，减少超载，应对极寒气温环境、规范操作，加强检查等措施，实现对220 t矿用卡车电动轮主机架开裂的有效控制，经生产实践，部分措施也取得较为理想的效果，维修成本降低，安全可靠性提高。随着矿山生产情况的变化和科学技术的发展，在今后的工作中仍需不断的研究和探索。

医院的象征是洁白无暇。从白色到白色，又是对白衣天使们最好的形容和框定。但是事情往往却不尽然，女医生就因为长得漂亮而得罪了医院的一个领导，总是对她耿耿于怀，屡次在她评职称时故意刁难她。让女人不能容忍的是原本在她手下实习的一个陈姓的女医生都晋升了副主任医师，而她还是个主治医师。当然那个姓陈的女医生接连的做成功了两例疑难手术，被新闻媒体大肆宣传得极其彻底，而这些做法都是那个院领导一手组织策划的。

“七分操作三分维修”，操作水平的提高有利于提高设备使用寿命，有利于提高设备的使用效率。挖掘、总结出生产一线中一些好的做法，推广使用，操驾人员既能科学操驾设备，又能不断提高生产效率、降低生产成本。

［2］特雷克斯公司.MT4400AC电传动矿用车机械手册

［Z］.特雷克斯公司，2009.

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［5］刘振乾.MT4400卡车前悬挂上座开裂原因及预控［J］．露天采矿技术，2015（8）：71-73.

“连长受伤了！”战士们看到连长倒了下去，一下子都围过来。失去知觉的夏国忠，鲜血还在不断地从嘴里往外流。一名粗壮的战士蹲下来，另外几名战士把夏国忠扶上他的背，战士们在副连长石大勇的带领下，保护着连长，冲下东山，出城向葛州坝江边奔去。

［6］李三柱.SF33900卡车A型架开裂原因分析［J］．露天采矿技术，2014（8）：68-69.

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还原氧化石墨烯的形貌特征通过扫描电镜和透射电镜进行表征。图3是还原氧化石墨烯的扫描电镜图，(a)和(b)图是正面图，能够看到，经远红外光波制备的rGO表面是皱缩的，片层虽小但分布均匀。(c)和(d)图是截面图，能够发现，rGO呈絮状堆叠，片与片之间呈现较好的网状结构，这是静电喷雾以及远红外光波处理的结果，这种方法制备的石墨烯片层比较均匀，几乎是单层结构，这大大防止了石墨烯的团聚，而且得到的材料拥有更大的比表面积，对在超级电容器上的应用提供了理论支撑。

［9］陈冲，张莹，王强，等．露天矿卡车调度系统性能评价指标的研究［J］．矿冶，2006（3）：72-75.

［10］姚国栋，姬长生，张宏捷，等．露天矿自卸卡车效率分析［J］．金属矿山，2010（6）：129-132.

加快建立适应社会主义市场经济体制和可持续发展要求的区域水资源统一管理体制，进一步完善城乡水务一体化管理，为推进城市水务市场化提供体制保障。要通过健全制度、完善政策法规和城市水务市场规则的手段，为外资、民营资本进入水务市场营造良好的市场环境，保证各类资本在水务市场中的公平竞争、依法经营。

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