煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗方法和判定規(guī)則

1、煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗方法和判定規(guī)則GB 1381392國家技術(shù)監(jiān)督局19921114批準 19930801實施 1 主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了煤礦用金屬材料摩擦火花安全性的高速沖擊、自由落錘沖擊和旋轉(zhuǎn)摩擦三種試驗方法及試驗條件、試驗步驟和判定規(guī)則。 本標準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。 2 引用標準 GB 700碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB 1591 低合金結(jié)構(gòu)鋼 3 術(shù)語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 單位時間內(nèi)，旋轉(zhuǎn)試件外緣滑過固定試件的圓弧長度。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)。對無撞擊凸緣，旋轉(zhuǎn)試件與固定試件相互連續(xù)摩擦時，按每滑動05m弧長作為一次撞擊。 4 試驗材料41 試驗用可燃性氣體 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 試驗鋼板 試驗鋼板的材質(zhì)、硬度及表面粗糙度應符合

3、下列要求： a 材質(zhì)應符合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。 所有鋼試件應在室外放置42d以上，使之在自然條件下生銹。 5 試驗儀器 試驗儀器應符合表1的規(guī)定： 表1序名儀器名稱測 量 范 圍精 度1時間測定儀099 999s±1個時標單位2甲烷測定儀(010)CH4±153氧氣測定儀(030)O2±24干濕溫度計26+51025轉(zhuǎn) 速 表5011 999rmin±1 rmin6壓 力 計1100

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

5、步驟 試驗時，在高速沖擊試驗裝置的爆炸槽中充入試驗氣體；試驗彈丸的沖擊速度應等于實際工況條件下可能發(fā)生危險的最大值。用選定的沖擊速度發(fā)射試驗彈丸，彈丸射擊到爆炸槽中與水平面成一定傾角的試驗板上，每射擊1次試驗板向左或向右移動一定距離，彈著點不應重合，共進行40次沖擊試驗，以引燃試驗氣體次數(shù)來評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621 原理 在自由落錘試驗裝置上試驗一對給定的材料時，用改變落錘質(zhì)量和撞擊試件的運動速度的方法來模擬摩擦火花發(fā)生的過程。622 試驗裝置 裝置如圖3所示。試驗裝置爆炸槽容積為1m3。 圖3 自由落錘沖擊試驗裝置示意圖1桁架；2鏈式起重機；

6、3重錘釋放機構(gòu)；4重錘提升裝置；5小車；6重錘和試件；7傾斜支承臺；8風扇；9試驗板；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 試件和試驗板(尺寸：500mm×230mm×8mm)由受試的配對材料制成。試件的形狀和尺寸，如圖5所示。 圖5 試件 624 試驗步驟 試驗時，在自由落錘沖擊試驗裝置的爆炸槽中充入試驗氣

7、體；選定的落錘質(zhì)量和落下高度應相對應于實際工況條件下發(fā)生的最危險值。將選用的重錘用提升裝置提到要求的高度，重錘釋放機構(gòu)動作，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板上，每沖擊1次試驗板向左或向右移動一定距離，沖擊點不應重合，共進行32次試驗，以引燃試驗氣體次數(shù)來評定受試材料摩擦火花安全性是否合格。 63旋轉(zhuǎn)摩擦試驗631 原理 在旋轉(zhuǎn)摩擦試驗裝置上試驗給定的一對材料時，用改變試件相對摩擦速度和機械壓緊力的方法來模擬摩擦火花發(fā)生的過程。632 試驗裝置 裝置如圖6所示。試驗裝置爆炸槽容積為1m3。 圖6 旋轉(zhuǎn)摩擦試驗裝置示意圖1火焰逸出口；2爆炸槽；3重錘

8、加載機構(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電動機 633 試件 旋轉(zhuǎn)試件和固定試件(尺寸：100mm×25mm×10mm)由受試的配對材料制成。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)，試件厚度應等于實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 試驗步驟 試驗時，在旋轉(zhuǎn)摩擦試驗裝置的爆炸槽中充入試驗氣體；旋轉(zhuǎn)試件的線速度應等于實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)計算的旋轉(zhuǎn)摩擦速度，通過重錘加載機構(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，共進行16 000次以上旋轉(zhuǎn)撞擊試驗。旋轉(zhuǎn)撞擊次數(shù)按公式(2)或公式(3)計算。以引燃試驗氣體次數(shù)來評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，其撞擊總次數(shù)按下式計算：(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)摩擦總時間，s。 無撞擊元時，其撞擊次數(shù)按下式計算：(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)摩擦總時間，s。 7 送檢要求71 凡需作摩擦火花安全性試驗

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

11、送原檢驗單位，重新審查。75 檢驗單位有權(quán)對已發(fā)給“摩擦火花安全合格證”的產(chǎn)品進行復查。如發(fā)現(xiàn)與原檢驗的產(chǎn)品質(zhì)量不符且影響安全性能時，應向制造單位提出意見，必要時撤消原發(fā)的“摩擦火花安全合格證”。 8 抽出式局部通風機、除塵機(器)、排放瓦斯泵81 本標準適用于煤礦井下用抽出式局部通風機、除塵機(器)用通風機、排放瓦斯泵等設備的風葉輪(轉(zhuǎn)子)和外殼(保護圈)材料。82 試驗條件821 按本標準613條圖2a和圖2b的要求，由受試配對材料(表2所示)之一制作高速沖擊試驗彈丸。822 按本標準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 按本標準633條圖7或圖8的

12、要求，由受試配對材料(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，應符合42條的規(guī)定。824 試驗用可燃性氣體，應符合本標準41b條的規(guī)定。825 其他試驗條件詳見表2。 表2試驗項目配對材料試驗條件風葉輪(轉(zhuǎn)子)為鋼材，外殼(保護圈)為銅材風葉輪(轉(zhuǎn)子)為輕合金，外殼為鋼材風葉輪(轉(zhuǎn)子)為輕合金，外殼(保護圈)為鋼材風葉輪(轉(zhuǎn)子)為輕合金，外殼為輕合金風葉輪(轉(zhuǎn)子)為鋼材，外殼為鋼材風葉輪(轉(zhuǎn)子)為銅材，外殼(保護圈)為銅材高速沖擊試驗試驗彈丸材料銅材輕合金輕合金輕合金鋼材銅材試驗板材料鋼材鋼材銅材鋼材鋼材銅材試驗板傾角(°)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沖擊試件材料輕合金試驗板材料鋼材試驗板傾角(°)55重錘質(zhì)量kg20重錘落下高度m2旋轉(zhuǎn)摩擦試驗旋轉(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 試驗步驟831 按本標準614條的規(guī)定，進行高速沖擊試驗。832 按本標準624條的規(guī)定

14、，進行自由落錘沖擊試驗。833 按本標準634條的規(guī)定，進行旋轉(zhuǎn)摩擦試驗。84 判定規(guī)則841 在不連續(xù)高速沖擊摩擦工況條件下未發(fā)生一次引燃試驗氣體，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，引燃試驗氣體次數(shù)不超過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 本標準適用于煤礦井下用輕合金支柱材料。92 試驗條件921 按本標準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 按本標準42條的要求，用16Mn鋼板制作自由落錘沖擊試驗板。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 試驗板與水平面傾角為45°。926 試驗用可燃性氣體，應符合本標準41a條的規(guī)定。93 試驗步驟 以上述試驗條件，按本標準624條的規(guī)定，進行2種(即923條和924條)自由落錘沖擊試驗。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 本標準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 試驗條件1021 按本標準613條圖2b的要求，用A3鋼制作高速沖擊試驗彈丸。1022 用受試輕合金材料制作高速沖擊試驗板。1023 試驗板與水平面的傾角為20°。1024 高速沖擊彈丸的沖擊速度為(200±10)ms，彈丸質(zhì)量為(52±025)g。1025 按本標準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、提升容器最大運行速度作為試驗用旋轉(zhuǎn)摩擦速度。1028 固定試件對旋轉(zhuǎn)試件外緣的壓緊力應為50N。1029 高速沖擊試驗用可燃性氣體，應符合本標準41a條的規(guī)定。旋轉(zhuǎn)摩擦試驗用可燃性氣體，應符合本標準41b條的規(guī)定。103 試驗步驟1031 按本標準614條的規(guī)定，進行高速沖擊試驗。1032 按本標準634條的規(guī)定，進行旋轉(zhuǎn)摩擦試驗。104 判定規(guī)則1041 在不連續(xù)高速沖擊摩擦工況條件下，未發(fā)生一次引燃試驗氣體，并且在連續(xù)旋轉(zhuǎn)摩擦工況條件下，引燃試驗氣體次數(shù)不超過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 本標準適用于煤礦井下攜帶式或移動設備、儀器、儀表、工具、器具等輕合金外殼材料。112 試驗條件1121 按本標準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，按本標準42條的要求，用A3鋼板制作自由落錘沖擊試驗板。1123 以設備、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。