防爆切管機(jī)的金屬疲勞現(xiàn)象對管道切割作業(yè)的影響

防爆切管機(jī)是利用機(jī)械冷切割原理對管道進(jìn)行低速、低溫、無火花切割作業(yè)。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樘烊粴?、石油、煤氣、礦井等管道搶維修的管道運(yùn)行維護(hù)工作?？梢詫艿狼懈钭鳂I(yè)的同時進(jìn)行管道坡口作業(yè)。防爆切管機(jī)具有很寬的管道切割范圍 DN200-DN3000mm，而切割不同管徑的管道只需更換鏈條即可，幾乎沒有成本壓力。

防爆切管機(jī)在切割管道時，防爆切管機(jī)的液壓馬達(dá)從液壓泵站的壓力油獲得動能開始旋轉(zhuǎn)，帶動切管機(jī)內(nèi)部齒輪做爬行和驅(qū)動銑刀轉(zhuǎn)動并切割管道。在切管機(jī)空載過程中，機(jī)內(nèi)齒輪、同軸傘齒輪組及蝸桿蝸輪的運(yùn)動的碰撞及磨損可忽略不計(jì)。在防爆切管機(jī)開始進(jìn)行管道切割作業(yè)時，由于銑刀對管道縱向剖切引起的震動，以及齒輪在傳遞力矩時的周期性變化會造成切管機(jī)內(nèi)部齒輪、齒輪組以及蝸輪、蝸桿的金屬疲勞現(xiàn)象。

所謂的金屬疲勞（英文詞條名：fatigue of metal）是指一種在交變應(yīng)力作用下，金屬材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象。機(jī)械零件在交變壓力作用下，經(jīng)過一段時間后，在局部高應(yīng)力區(qū)形成微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴(kuò)展以致斷裂。

疲勞破壞具有在時間上的突發(fā)性，在位置上的局部性及對環(huán)境和缺陷的敏感性等特點(diǎn)，故疲勞破壞常不易被及時發(fā)現(xiàn)且易于造成事故。應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個主要因素。

防爆切管機(jī)的變動載荷和循環(huán)應(yīng)力主要體現(xiàn)在管道切割過程中銑刀切割管道引起的周期性或非周期性震動、液壓泵站動力源周期性脈沖沖擊、齒輪及齒輪組間不均衡受力等。

變動載荷是指載荷的大小、方向隨時間變化的載荷，其單位面積上的平均值為變動應(yīng)力。變動應(yīng)力可分為周期變動應(yīng)力（也稱循環(huán)應(yīng)力）和無規(guī)則隨機(jī)變動應(yīng)力。在防爆切管機(jī)進(jìn)行管道切割正常作業(yè)時，其變動應(yīng)力多為循環(huán)應(yīng)力。

循環(huán)應(yīng)力的波形的正弦波、矩形波和三角波等。表征應(yīng)力循環(huán)特征的參量如下：

1.     最大循環(huán)應(yīng)力δ_max，最小循環(huán)應(yīng)力δ_min

2.     平均應(yīng)力：δ_m=（δ_max+δ_min）/2

3.     應(yīng)力幅或應(yīng)力范圍：δ_a=（δ_max-δ_min）/2

4.     應(yīng)力比：r=δ_min/δ_max

防爆切管機(jī)的齒輪及齒輪組等部件在變動應(yīng)力和應(yīng)變長期作用下由于積累損傷而引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞。切管機(jī)疲勞的破壞過程是切管機(jī)零件內(nèi)部薄弱區(qū)域的組織在變動應(yīng)力作用下，逐漸發(fā)生變化和損傷累積、開裂，當(dāng)裂紋擴(kuò)展達(dá)到一定程度后發(fā)生突然斷裂的過程，是一個從局部區(qū)域開始的損傷累積，最終引起整體破壞的過程。

因此，防爆切管機(jī)在進(jìn)行管道切割和管道坡口作業(yè)一段時間后，要進(jìn)行設(shè)備的日常檢查和日常維護(hù)保養(yǎng)工作。保養(yǎng)工作不僅要包括防爆切管機(jī)的潤滑油加注、刀片換裝、除銹防塵以及清理切屑等工作，還要以一年為周期定期對切管機(jī)的機(jī)箱進(jìn)行檢查以及定期對齒輪組拆卸、觀察零部件的磨損及是否有裂紋產(chǎn)生現(xiàn)象。

定期的檢查制度對預(yù)防切管機(jī)內(nèi)部齒輪疲勞現(xiàn)象有明顯的扼制作用。對出現(xiàn)裂紋和磨損嚴(yán)重的部件進(jìn)行更換，可以有效地避免由于其中一個部件損壞而造成其它正常部件的非正常更換，用以減少損失，降低人工成本和增加企業(yè)效益。