煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗(yàn)方法和判定規(guī)則

1、煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗(yàn)方法和判定規(guī)則GB 1381392國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局19921114批準(zhǔn) 19930801實(shí)施 1 主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤礦用金屬材料摩擦火花安全性的高速?zèng)_擊、自由落錘沖擊和旋轉(zhuǎn)摩擦三種試驗(yàn)方法及試驗(yàn)條件、試驗(yàn)步驟和判定規(guī)則。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下用輕合金、銅、銅合金、鋅合金、鋼等材料的摩擦火花安全性試驗(yàn)。 2 引用標(biāo)準(zhǔn) GB 700碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB 1591 低合金結(jié)構(gòu)鋼 3 術(shù)語(yǔ)31 輕合金 light alloy 以密度小于45gcm3的鋁、鎂、鈦等輕金屬為基的合金的總稱。32 撞擊凸緣 impact flange 旋

2、轉(zhuǎn)試件上產(chǎn)生碰撞的凸緣。33 旋轉(zhuǎn)摩擦速度 friction velocity in rotation 單位時(shí)間內(nèi)，旋轉(zhuǎn)試件外緣滑過(guò)固定試件的圓弧長(zhǎng)度。34 旋轉(zhuǎn)撞擊次數(shù) impact number of times in rotation 旋轉(zhuǎn)試件與固定試件相互撞擊摩擦的次數(shù)。對(duì)無(wú)撞擊凸緣，旋轉(zhuǎn)試件與固定試件相互連續(xù)摩擦?xí)r，按每滑動(dòng)05m弧長(zhǎng)作為一次撞擊。 4 試驗(yàn)材料41 試驗(yàn)用可燃性氣體 a 甲烷空氣混合氣體：甲烷濃度6370(體積比)。 b 甲烷富氧空氣混合氣體：甲烷濃度6370(體積比)，氧氣濃度245255(體積比)。42 試驗(yàn)鋼板 試驗(yàn)鋼板的材質(zhì)、硬度及表面粗糙度應(yīng)符合

3、下列要求： a 材質(zhì)應(yīng)符合GB 700規(guī)定的A3鋼或GB 1591規(guī)定的16Mn鋼的要求。 b A3鋼板的硬度HB為102124，16Mn鋼的硬度HB為140160。 c 表面粗糙度Ra不小于25m。 所有鋼試件應(yīng)在室外放置42d以上，使之在自然條件下生銹。 5 試驗(yàn)儀器 試驗(yàn)儀器應(yīng)符合表1的規(guī)定： 表1序名儀器名稱測(cè) 量 范 圍精 度1時(shí)間測(cè)定儀099 999s±1個(gè)時(shí)標(biāo)單位2甲烷測(cè)定儀(010)CH4±153氧氣測(cè)定儀(030)O2±24干濕溫度計(jì)26+51025轉(zhuǎn) 速 表5011 999rmin±1 rmin6壓 力 計(jì)1100

4、 N±05 N 6 試驗(yàn)方法61 高速?zèng)_擊試驗(yàn)611 原理 在高速?zèng)_擊試驗(yàn)裝置上試驗(yàn)給定的一對(duì)材料時(shí)，用改變彈丸沖擊速度的方法來(lái)模擬摩擦火花發(fā)生的過(guò)程。612 試驗(yàn)裝置 裝置如圖1所示。試驗(yàn)裝置爆炸槽容積為05m3。 圖1 高速?zèng)_擊試驗(yàn)裝置示意圖1空氣壓縮機(jī)；2彈丸發(fā)射裝置；3工作臺(tái)；4擋風(fēng)器；5試驗(yàn)彈丸；6試驗(yàn)板；7爆炸槽；8傾斜支承架；9風(fēng)扇；10火焰逸出口 613 試件 彈丸和試驗(yàn)板(尺寸：300mm×300mm×6mm)由受試的配對(duì)材料制成。彈丸形狀和尺寸，如圖2a、b所示。 圖2 彈丸示意圖 614 試驗(yàn)

5、步驟 試驗(yàn)時(shí)，在高速?zèng)_擊試驗(yàn)裝置的爆炸槽中充入試驗(yàn)氣體；試驗(yàn)彈丸的沖擊速度應(yīng)等于實(shí)際工況條件下可能發(fā)生危險(xiǎn)的最大值。用選定的沖擊速度發(fā)射試驗(yàn)彈丸，彈丸射擊到爆炸槽中與水平面成一定傾角的試驗(yàn)板上，每射擊1次試驗(yàn)板向左或向右移動(dòng)一定距離，彈著點(diǎn)不應(yīng)重合，共進(jìn)行40次沖擊試驗(yàn)，以引燃試驗(yàn)氣體次數(shù)來(lái)評(píng)定受試材料摩擦火花安全性是否合格。62 自由落錘沖擊試驗(yàn)621 原理 在自由落錘試驗(yàn)裝置上試驗(yàn)一對(duì)給定的材料時(shí)，用改變落錘質(zhì)量和撞擊試件的運(yùn)動(dòng)速度的方法來(lái)模擬摩擦火花發(fā)生的過(guò)程。622 試驗(yàn)裝置 裝置如圖3所示。試驗(yàn)裝置爆炸槽容積為1m3。 圖3 自由落錘沖擊試驗(yàn)裝置示意圖1桁架；2鏈?zhǔn)狡鹬貦C(jī)；

6、3重錘釋放機(jī)構(gòu)；4重錘提升裝置；5小車；6重錘和試件；7傾斜支承臺(tái)；8風(fēng)扇；9試驗(yàn)板；10火焰逸出口；11爆炸槽；12重錘小車 623 重錘和試件 a 重錘；由鋼棒制成，圓柱兩端裝兩保護(hù)銅環(huán)，質(zhì)量為10，20，30，40，50，60kg 6種，重錘質(zhì)量根據(jù)具體情況可增減，形狀如圖4所示。 圖4 重錘1重錘；2銅環(huán)；3螺栓；4試件  b 試件 試件和試驗(yàn)板(尺寸：500mm×230mm×8mm)由受試的配對(duì)材料制成。試件的形狀和尺寸，如圖5所示。 圖5 試件 624 試驗(yàn)步驟 試驗(yàn)時(shí)，在自由落錘沖擊試驗(yàn)裝置的爆炸槽中充入試驗(yàn)氣

7、體；選定的落錘質(zhì)量和落下高度應(yīng)相對(duì)應(yīng)于實(shí)際工況條件下發(fā)生的最危險(xiǎn)值。將選用的重錘用提升裝置提到要求的高度，重錘釋放機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使裝有沖擊試件的重錘自由落下，沖擊在爆炸槽中與水平面成一定傾角的試驗(yàn)板上，每沖擊1次試驗(yàn)板向左或向右移動(dòng)一定距離，沖擊點(diǎn)不應(yīng)重合，共進(jìn)行32次試驗(yàn)，以引燃試驗(yàn)氣體次數(shù)來(lái)評(píng)定受試材料摩擦火花安全性是否合格。 63旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)631 原理 在旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)裝置上試驗(yàn)給定的一對(duì)材料時(shí)，用改變?cè)嚰鄬?duì)摩擦速度和機(jī)械壓緊力的方法來(lái)模擬摩擦火花發(fā)生的過(guò)程。632 試驗(yàn)裝置 裝置如圖6所示。試驗(yàn)裝置爆炸槽容積為1m3。 圖6 旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)裝置示意圖1火焰逸出口；2爆炸槽；3重錘

8、加載機(jī)構(gòu)；4固定試件；5旋轉(zhuǎn)試件；6旋轉(zhuǎn)圓盤；7主軸；8轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器；9電動(dòng)機(jī) 633 試件 旋轉(zhuǎn)試件和固定試件(尺寸：100mm×25mm×10mm)由受試的配對(duì)材料制成。旋轉(zhuǎn)試件可分撞擊摩擦旋轉(zhuǎn)試件(圖7)和連續(xù)摩擦旋轉(zhuǎn)試件(圖8)，試件厚度應(yīng)等于實(shí)際受試零件的平均厚度。 圖7 撞擊摩擦旋轉(zhuǎn)試件 圖8 連續(xù)摩擦旋轉(zhuǎn)試件 634 試驗(yàn)步驟 試驗(yàn)時(shí)，在旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)裝置的爆炸槽中充入試驗(yàn)氣體；旋轉(zhuǎn)試件的線速度應(yīng)等于實(shí)際工況條件下可能存在的最大值。將裝有旋轉(zhuǎn)試件的旋轉(zhuǎn)圓盤調(diào)整到按公式(1)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)摩擦速度，通過(guò)重錘加載機(jī)構(gòu)給予固定試件

9、一定的壓力，并加載在旋轉(zhuǎn)試件外緣上，共進(jìn)行16 000次以上旋轉(zhuǎn)撞擊試驗(yàn)。旋轉(zhuǎn)撞擊次數(shù)按公式(2)或公式(3)計(jì)算。以引燃試驗(yàn)氣體次數(shù)來(lái)評(píng)定受試材料摩擦火花安全性是否合格。(1)式中：V旋轉(zhuǎn)摩擦速度，ms； D旋轉(zhuǎn)試件外緣直徑，mm； n旋轉(zhuǎn)試件轉(zhuǎn)速，rmin。 有撞擊元時(shí)，其撞擊總次數(shù)按下式計(jì)算：(2)式中：N撞擊次數(shù)； K旋轉(zhuǎn)試件上撞擊凸緣的數(shù)量； n旋轉(zhuǎn)試件轉(zhuǎn)速，rmin； t旋轉(zhuǎn)摩擦總時(shí)間，s。 無(wú)撞擊元時(shí)，其撞擊次數(shù)按下式計(jì)算：(3)式中：N撞擊次數(shù)； D旋轉(zhuǎn)試件外緣直徑，mm； n旋轉(zhuǎn)試件轉(zhuǎn)速，rmin； t旋轉(zhuǎn)摩擦總時(shí)間，s。 7 送檢要求71 凡需作摩擦火花安全性試驗(yàn)

10、的煤礦井下使用的新產(chǎn)品或批量產(chǎn)品必須由國(guó)家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)已取得摩擦火花安全性合格證的產(chǎn)品，轉(zhuǎn)戶時(shí)仍應(yīng)按本章的要求送檢。72 送檢單位應(yīng)提供下列資料和足夠數(shù)量的試件： a 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(或技術(shù)條件)； b 產(chǎn)品總圖和試驗(yàn)有關(guān)部件的圖樣； c 試件材料化學(xué)成分分析單； d 試件材料硬度報(bào)告單。 以上資料一式二份，審查合格蓋章，一份留存檢驗(yàn)單位，一份送還送檢單位。 e 符合圖樣要求足夠數(shù)量的試件。73 樣品檢驗(yàn)合格后，由檢驗(yàn)單位發(fā)給“摩擦火花安全合格證”，有效期2年。74 對(duì)取得“摩擦火花安全合格證”的產(chǎn)品，當(dāng)送檢圖樣改變時(shí)，應(yīng)將修改的圖樣和有關(guān)說(shuō)明一式2份

11、送原檢驗(yàn)單位，重新審查。75 檢驗(yàn)單位有權(quán)對(duì)已發(fā)給“摩擦火花安全合格證”的產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)查。如發(fā)現(xiàn)與原檢驗(yàn)的產(chǎn)品質(zhì)量不符且影響安全性能時(shí)，應(yīng)向制造單位提出意見(jiàn)，必要時(shí)撤消原發(fā)的“摩擦火花安全合格證”。 8 抽出式局部通風(fēng)機(jī)、除塵機(jī)(器)、排放瓦斯泵81 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下用抽出式局部通風(fēng)機(jī)、除塵機(jī)(器)用通風(fēng)機(jī)、排放瓦斯泵等設(shè)備的風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)和外殼(保護(hù)圈)材料。82 試驗(yàn)條件821 按本標(biāo)準(zhǔn)613條圖2a和圖2b的要求，由受試配對(duì)材料(表2所示)之一制作高速?zèng)_擊試驗(yàn)彈丸。822 按本標(biāo)準(zhǔn)623b條圖5的要求，由受試輕合金材料制作自由落錘沖擊試件。823 按本標(biāo)準(zhǔn)633條圖7或圖8的

12、要求，由受試配對(duì)材料(表2所示)之一制作旋轉(zhuǎn)撞擊或旋轉(zhuǎn)摩擦試件。試件為鋼材時(shí)，應(yīng)符合42條的規(guī)定。824 試驗(yàn)用可燃性氣體，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)41b條的規(guī)定。825 其他試驗(yàn)條件詳見(jiàn)表2。 表2試驗(yàn)項(xiàng)目配對(duì)材料試驗(yàn)條件風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)為鋼材，外殼(保護(hù)圈)為銅材風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)為輕合金，外殼為鋼材風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)為輕合金，外殼(保護(hù)圈)為鋼材風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)為輕合金，外殼為輕合金風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)為鋼材，外殼為鋼材風(fēng)葉輪(轉(zhuǎn)子)為銅材，外殼(保護(hù)圈)為銅材高速?zèng)_擊試驗(yàn)試驗(yàn)彈丸材料銅材輕合金輕合金輕合金鋼材銅材試驗(yàn)板材料鋼材鋼材銅材鋼材鋼材銅材試驗(yàn)板傾角(°)404040404040沖擊速度m

13、s轉(zhuǎn)子外緣最大線速度的2倍轉(zhuǎn)子外緣最大線速度的2倍轉(zhuǎn)子外緣最大線速度的2倍轉(zhuǎn)子外緣最大線速度的2倍轉(zhuǎn)子外緣最大線速度的2倍轉(zhuǎn)子外緣最大線速度的2倍自由落錘沖擊試驗(yàn)沖擊試件材料輕合金試驗(yàn)板材料鋼材試驗(yàn)板傾角(°)55重錘質(zhì)量kg20重錘落下高度m2旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)旋轉(zhuǎn)試件材料鋼材鋼材銅材輕合金鋼材銅材固定試件材料銅材輕合金輕合金輕合金鋼材銅材壓緊力N505050505050旋轉(zhuǎn)摩擦速度m/s轉(zhuǎn)子外緣最大線速度轉(zhuǎn)子外緣最大線速度轉(zhuǎn)子外緣最大線速度轉(zhuǎn)子外緣最大線速度轉(zhuǎn)子外緣最大線速度轉(zhuǎn)子外緣最大線速度83 試驗(yàn)步驟831 按本標(biāo)準(zhǔn)614條的規(guī)定，進(jìn)行高速?zèng)_擊試驗(yàn)。832 按本標(biāo)準(zhǔn)624條的規(guī)定

14、，進(jìn)行自由落錘沖擊試驗(yàn)。833 按本標(biāo)準(zhǔn)634條的規(guī)定，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)。84 判定規(guī)則841 在不連續(xù)高速?zèng)_擊摩擦工況條件下未發(fā)生一次引燃試驗(yàn)氣體，則判定受試金屬材料摩擦火花安全性為合格，否則為不合格。842 在不連續(xù)自由落錘沖擊摩擦工況條件下，未發(fā)生一次引燃試驗(yàn)氣體，則判定受試金屬材料摩擦火花安全性為合格，否則為不合格。843 在連續(xù)旋轉(zhuǎn)摩擦工況條件下，引燃試驗(yàn)氣體次數(shù)不超過(guò)8次，則判定受試金屬材料摩擦火花安全性為合格，否則為不合格。 9 輕合金支柱91 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下用輕合金支柱材料。92 試驗(yàn)條件921 按本標(biāo)準(zhǔn)623b條圖5的要求，由受試輕合金材料制作自由落錘沖擊試件

15、。922 按本標(biāo)準(zhǔn)42條的要求，用16Mn鋼板制作自由落錘沖擊試驗(yàn)板。923 以輕合金支柱質(zhì)量的12為重錘的質(zhì)量，并以輕合金支柱最大工作高度為重錘落下的高度。924 以輕合金支柱全重為重錘的質(zhì)量，重錘落下高度不得低于2m。925 試驗(yàn)板與水平面傾角為45°。926 試驗(yàn)用可燃性氣體，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)41a條的規(guī)定。93 試驗(yàn)步驟 以上述試驗(yàn)條件，按本標(biāo)準(zhǔn)624條的規(guī)定，進(jìn)行2種(即923條和924條)自由落錘沖擊試驗(yàn)。94 判定規(guī)則941 在不連續(xù)自由落錘沖擊摩擦工況條件下，未發(fā)生一次引燃試驗(yàn)氣體，則判定受試輕合金材料摩擦火花安全性為合格，否則為不合格。942 2種自由落錘沖擊試驗(yàn)均合格

16、為合格，若其中有一種不合格，則判定受試輕合金材料摩擦火花安全性為不合格。 10 輕合金提升容器101 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下輕合金箕斗、輕合金罐籠、輕合金人車等提升容器材料。102 試驗(yàn)條件1021 按本標(biāo)準(zhǔn)613條圖2b的要求，用A3鋼制作高速?zèng)_擊試驗(yàn)彈丸。1022 用受試輕合金材料制作高速?zèng)_擊試驗(yàn)板。1023 試驗(yàn)板與水平面的傾角為20°。1024 高速?zèng)_擊彈丸的沖擊速度為(200±10)ms，彈丸質(zhì)量為(52±025)g。1025 按本標(biāo)準(zhǔn)42條和633條圖8的要求，用A3鋼板制作旋轉(zhuǎn)摩擦試件。1026 用受試輕合金材料制作旋轉(zhuǎn)固定試件。1027 以

17、提升容器最大運(yùn)行速度作為試驗(yàn)用旋轉(zhuǎn)摩擦速度。1028 固定試件對(duì)旋轉(zhuǎn)試件外緣的壓緊力應(yīng)為50N。1029 高速?zèng)_擊試驗(yàn)用可燃性氣體，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)41a條的規(guī)定。旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)用可燃性氣體，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)41b條的規(guī)定。103 試驗(yàn)步驟1031 按本標(biāo)準(zhǔn)614條的規(guī)定，進(jìn)行高速?zèng)_擊試驗(yàn)。1032 按本標(biāo)準(zhǔn)634條的規(guī)定，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)。104 判定規(guī)則1041 在不連續(xù)高速?zèng)_擊摩擦工況條件下，未發(fā)生一次引燃試驗(yàn)氣體，并且在連續(xù)旋轉(zhuǎn)摩擦工況條件下，引燃試驗(yàn)氣體次數(shù)不超過(guò)8次，則判定受試輕合金材料摩擦火花安全性為合格，否則為不合格。 11 輕合金外殼111 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下攜帶式或移動(dòng)設(shè)備、儀器、儀表、工具、器具等輕合金外殼材料。112 試驗(yàn)條件1121 按本標(biāo)準(zhǔn)623b條圖5的要求，由受試輕合金材料制作自由落錘沖擊試件。1122，按本標(biāo)準(zhǔn)42條的要求，用A3鋼板制作自由落錘沖擊試驗(yàn)板。1123 以設(shè)備、儀器、儀表、工具、器具本身質(zhì)量(m)按表3選用重錘和試件的質(zhì)量(M)。 表3m，kg<7575124125224225274275M，kg1030405060 1124 重錘落下高度為2m。