1、中华人民共和国国家标准煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则Testing metb叫andjudging rule of safety to friction spark of metallic material for coal mine 1 主题内容与适用范围GB 13813 92 本标准规定了煤矿用金属材料摩擦火花安全性的高速冲击、自由落锤冲击和旋转摩擦三种试验方法及试验条件、试验步骤和判定规则。本标准适用于煤矿井下用轻合金、铜、铜合金、铸合金、钢等材料的摩擦火花安全性试验。2 引用标准GR 700碳素结构钢GR 1591 低合金结构钢3 术语3. 1 轻合金light all
2、oy 以密度小于4.5 g/c旷的铝、镜、铁等轻金属为基的合金的总称。3. 2 撞击凸缘imp町tflange 旋转试件上产生碰撞的凸缘。3. 3 旋转摩擦速度friction velocity in rotation 单位时间内，旋转试件外缘滑过固定试件的圆弧长度。3.4 旋转撞击次数impactnumber of tim幽inrotation 旋转试件与固定试件相互撞击摩擦的次数。对无撞击凸缘，旋转试件与固定试件相互连续摩擦时，按每滑动。.5 m弧长作为一次撞击4 试验材料4. 1 试验用可燃性气体a. 甲烧空气混合气体g甲烧浓度6.3% 7. 0% （体积比）。b. 甲烧富氧空气混合气体
3、g甲烧浓度6.3% 7. 0% （体积比），氧气浓度24.5% 25. 5 % （体积比）。4.2 试验钢板试验钢板的材质、硬度及表面粗糙度应符合下列要求za. 材质应符合GB700规定的A3钢或GB1591规定的16Mn钢的要求。b. A3钢板的硬度HB为102124,16Mn钢的硬度HB为140160.c. 表面粗糙度R，不小于25m。国东技术监督局199211 14批准1993-08-01实施503 GB 13813 92 所有钢试件应在室外放置42d以上，使之在自然条件下生锈。5试验仪器试验仪器应符合表l的规定序名1 2 3 4 5 6 E试验方法6. 1 高速冲击试验6- 1. 1
4、原理仪器名称时间测定仪甲统测定仪氧气测定仪干温温度计转速表压力计表1测量范圈。99999阳(0JO)%CH, (030)%0, 2651 5011 999 r/min 1100 N 精度士l个时标单位士.5% 士2%0.2 士Ir/min 士o.5 N 在高速冲击试验装置上试验给定的一对材料时，用改变弹丸冲击速度的方法来模拟摩擦火花发生的过程。6. 1. 2 试验装置装置如图l所示。试验装置爆炸槽容积为O.5 m. 6- 1. 3 试件3 4 5678 图l高速冲击试验装置示意图I一空气压缩机12弹丸发射装置，3一工作台刊挡风器，5试验弹丸，s一试瞌板，7一爆炸槽18一倾斜支承架，9风扇，10
5、-1I 图5试件6. 2. 4 试验步骤试验时，在自由落锤冲击试验装置的爆炸槽中充入试验气体，选定的落锤质量和落下高度应相对应于实际工况条件下发生的最危险值。将选用的重锤用提升装置提到要求的高度，重锤释放机构动作，使装有冲击试件的重锤自由落下，冲击在爆炸槽中与水平面成一定倾角的试验板上，每冲击1次试验板向左或向右移动一定距离，冲击点不应重合，共进行32次试验，以引燃试验气体次数来评定受试材料摩擦火花安全性是否合格6.3旋转摩擦试验6. 3. 1 原理在旋转摩擦试验装置上试验给定的一对材料时，用改变试件相对摩擦速度和机械压紧力的方法来模拟摩擦火花发生的过程。6. 3.2 试验装置装置如图6所示试
6、验装置爆炸槽容积为1m。图6旋转摩擦试验装置示意图1 火焰逸出口；2爆炸槽；3重锤加载机构；4 固定试件；5 旋转试件$6 旋转圆盘，7一主袖；8转速转矩传感器；9电动机507 GB 13813-92 6- 3. 3试件旋转试件和固定试件（尺寸：100mm 25 mm 10 mm）由受试的配对材料制成。旋转试件可分撞击摩擦旋转试件图7）和连续摩擦旋转试件（图幻，试件厚度应等于实际受试零件的平均厚度。85 12 120 图7撞击摩擦旋转试件图8连续摩擦旋转试件5.3.4 试验步骤试验时，在旋转摩擦试验装置的爆炸槽中充入试验气体，旋转试件的线速度应等于实际工况条件下可能存在的最大值将装有旋转试件的
7、旋转圆盘调整到按公式（1）计算的旋转摩擦速度，通过重锤加载机构给予固定试件一定的压力，并加载在旋转试件外缘上，共进行16000次以上旋转撞击试验。旋转撞击次数按公式（2）或公式（3）计算。以引燃试验气体次数来评定受试材料摩擦火花安全性是否合格。VDn/(601 o) .“( 1 ) 式中：V一一旋转摩擦速度，m/s1D一一旋转试件外缘直径，mm;r一旋转试件转速，r/min.有撞击元时，其撞击总次数按下式计算：式中：N一一撞击次数5K一一旋转试件上撞击凸缘的数量，n一一旋转试件转速，r/min1 t 旋转摩擦总时间，s.无撞击元时，其撞击次数按下式计算2N = K n t/60 ( 2 ) N
8、 D n t/ (30 10).“. ( 3 ) 式中N一一撞击次数$D一一旋转试件外缘直径，mm;n一旋转试件转速，r/min;t一一旋转摩擦总时间，s.7 送检要求7. 1 凡需作摩擦火花安全性试验的煤矿井下使用的新产品或批量产品必须由国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检测中心按本标准规定进行检验。对已取得摩擦火花安全性合格证的产品，转户时仍应按5(8 GB 13813 92 本章的要求送检。7. 2送检单位应提供下列资料和足够数量的试件aa. 产品标准（或技术条件hb. 产品总图和试验有关部件的图样， 试件材料化学成分分析单gd. 试件材料硬度报告单以上资料一式二份，审查合格盖章，一份留存
9、检验单位，一份送还送检单位e. 符合图样要求足够数量的试件。7.3样品检验合格后，由检验单位发给“摩擦火花安全合格证”，有效期2年。7.4 对取得“摩擦火花安全合格证”的产品，当送检图样改变时，应将修改的图样和有关说明一式2份送原检验单位，重新审查。7.5 检验单位有权对已发给“摩擦火花安全合格证”的产品进行复查。如发现与原检验的产品质量不符且影响安全性能时，应向制造单位提出意见，必要时撤消原发的“摩擦火花安全合格证气8 抽出式局部通风机、除尘机嚣）、排放瓦斯泵a. 1 本标准适用于煤矿井下用抽出式局部通风机、除尘机（器）用通风机、排放瓦斯泵等设备的风叶轮（转子）和外壳（保护圈材料a.2 试验
10、条件a. 2. 1 按本标准6.1. 3条图2a和图2h的要求，由受试配对材料（表2所示）之一制作高速冲击试验弹丸。s. 2. 2 按本标准6.2. 3b条图5的要求，由受试轻合金材料制作自由落锤冲击试件s. 2. 3按本标准6.3. 3条图7或图8的要求，由受试配对材料（表2所示之一制作旋转撞击或旋转摩擦试件试件为钢材时，应符合4.2条的规定。s. 2. 4 试验用可燃性气体应符合本标准4.lb条的规定。s.2. s 其他试验条件详见表2.表2试配对材叫风叶轮（转风叶轮转风叶轮（转子）为轻合验于为钢材，于为轻告金，外壳（保项外壳保护金外壳为护圃）为铜目圃为铜材钢材试验条件材试验弹丸材料钢材轻
11、合金轻合金高速试验板材料钢材钢材钢材冲试验饭倾角40 40 40 高() 试转子外缘最转子外缘最转于外缘最冲击速度验大线速度的大线速度的大线速度的m/, Z倍2倍2倍风叶轮转风叶轮（转凤叶轮（转于为轻舍于为钢材，子）为钢材，金，外壳为外壳保护外壳为钢材轻合金圄为钢材轻合金钢材钢材钢材钢材钢材40 40 40 转于外缘最转于外缘最转于外缘最大线速度的大线速度的大线速度的Z倍2倍2倍509 GB 13813-92 续表2试配对材叫风叶轮（转风叶轮（转风叶轮转于为轻音验子）为钢材，于为轻合金，外壳（保项外壳保护金，外壳为护圈为铜目圃为铜材钢材试验条件材冲击试件材料自试验板材料由落试验板倾角锤() 冲
12、重镇质量击试kg 验重锤辖下高度宵1旋转试件材料钢材钢材钢材旋转固定试件材料钢材轻含金轻合金摩压紧力50 50 50 擦N 试验旋转摩擦速度转子外缘最转子外缘最转子外缘最m/s 大线速度大线速度大线速度a. 3 试验步骤a. 3. 1 按本标准6.1. 4条的规定，进行高速冲击试验。a. 3. 2按本标准6.2. 4条的规定，进行自由落锤冲击试验。a. 3. 3按本标准6.3. 4条的规定，进行旋转摩擦试验a. 4 判定规则. 风叶轮（转风叶轮（转风叶轮（转于）为轻合于）为铜材子为钢材，金，外壳为外壳（保护外壳为钢材轻合金圈）为铜材轻合金钢材55 20 2 轻合金钢材铜材轻合金钢材铜材50 5
13、0 50 转子外缘最转子外缘最转于外缘最大线速度大线速度大线速度a. 4. 1 在不连续高速冲击摩擦工况条件下未发生一次引燃试验气体，贝u判定受试金属材料摩擦火花安全性为合格，否则为不合格。a. 4. 2 在不连续自由落锤冲击摩擦工况条件下，未发生一次引燃试验气体，则判定受试金属材料摩擦火花安全性为合格，否则为不合格。a. 4. 3 在连续旋转摩擦工况条件下，引燃试验气体次数不超过8次，则判定受试金属材料摩擦火花安全性为合格，否则为不合格。9轻合金支柱g. 1 本标准适用于煤矿井下用轻合金支柱材料。9.2 试验条件g. 2. 1 按本标准6.2.3b条图5的要求，由受试轻合金材料制作自由落锤冲
14、击试件。9.2.2 按本标准4.2条的要求，用16Mn钢板制作自由落锤冲击试验板。9.2.3 以轻合金支柱质量的1/2为重锈的质量，并以轻合金支柱最大工作高度为重锤落F的高度。g. 2. 4 以轻合金支柱全重为重锤的质量，重锤落下高度不得低于2mo 510. GB 13813-92 9.2. 5 试验板与水平面倾角为45。9, 2. 6 试验用可燃性气体，应符合本标准4.la条的规定。9.3试验步骤以k述试验条件，按本标准6.2. 4条的规定，进行2种（即9.2. 3条和9.2. 4条自由落锤冲击试验9. 4 判定规则9.4. 1 在不连续自由落锤冲击摩擦工况条件下，未发生一次引燃试验气体，则
15、判定受试轻合金材料摩擦火花安全性为合格，否则为不合格，9.4.2 2种自由落锤冲击试验均合格为合格，若其中有一种不合格，则判定受试轻合金材料摩擦火花安全性为不合格。10轻含金提升容器10. 1 本标准适用于煤矿井下轻合金宾斗、轻合金罐笼、轻合金人车等提升容器材料。10.2 试验条件10.2. 1 按本标准6.1. 3条图2b的要求，用A3钢制作高速冲击试验弹丸。10.2.2 用受试轻合金材料制作高速冲击试验板。10.2.3 试验板与水平面的倾角为20。10.2.4 高速冲击弹丸的冲击速度为（200士10)m/s，弹丸质量为（5.2 0. 25泣。10.2.5 按本标准4.2条和6.3. 3条图
16、8的要求，用A3钢板制作旋转摩擦试件。10.2.6 用受试较合金材料制作旋转固定试件。10. 2- 7 以提升容器最大运行速度作为试验用旋转摩擦速度。10.2. 8 阅定试件对旋转试件外缘的压紧力应为50N。1 Q. 2. 9 高速冲击试验用可燃性气体，应符合本标准4.la条的规定。旋转摩擦试验用可燃性气体，应符合本标准1.lb条的规定。10.3 试验步骤10.3. 1 战本标准6.1. 4条的规定，进行高速冲击试验。1 Q. 3- 2 按本标准6.3. 4条的规定，进行旋转摩擦试验。10. 4 判定规则10. 4, 1 在不连续高速冲击摩擦工况条件下，未发生一次引燃试验气体，并且在连续旋转摩
17、擦王况条件下，引燃试验气体次数不超过8次，贝Ll判定受试轻合金材料摩擦火花安全性为合格，否则为不合格。11 轻含金外壳11. 1 本标准适用于煤矿井下携带式或移动设备、仪器、仪表、工具、器具等轻合金外壳材料。11.2 试验条件11. 2. 1 按本标准6.2. 3b条图5的要求，由受试轻合金材料制作自由落锤冲击试件。11.2.2 按本标准4.2条的要求，用A3钢板制作自由落锤冲击试验板。11.2. 3 以设备、仪器、仪表、工具、器具本身质量（m）按表3选用重镇和试件的质量（Mlo表3m,kg 7. 5 7. 5 12 4 12. 5 22 4 22. 5 27.4 儿f.kg 10 30 40 50 11. 2- 4 重锤落下高度为2mo 11. 2- 5 试验板与水平面倾角为55。二27.5 60 511 GB 13813-92 11. 2. 6试验用可燃性气体应符合本标准4.la条的规定。11. 3试验步骤按本标准6.2. 4条的规定，进行自由落锤冲击试验11. 4 判定规则在不连续自由落锤冲击摩擦工况条件下，未发生一次引燃试验气体，则判定受试轻合金材料摩擦火花安全性为合格，否则为不合格附加说明本标准由能源部提出。本标准由煤炭科学研究总院重庆分院归口和负责解释。本标准由煤炭科学研究总院重庆分院负责起草本标准主要起草人张景行、张吉福、汪亚昭、罗明董事、韩官荣、李奕坤。512
