【国家标准(GB)】 煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则

ICS13.220.40
中华人民共和国国家标准
GB/T13813—2008
代GB/T13813—2001
煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则
Testing method and judging rule of safety to friction sparkof metallic material for coal mine2008-05-26发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准花管理委员会
2008-11-01实施
GB/T 13813—2008
本标准代替GB/T13813—2001《煤矿用金属材料磨擦火花安全性试验方法和判定规则》。本标准与GB/T13813—2001的主要技术差异如下：a）增加了摆锤冲击试验的原理、装置、试件、试验步骤、结果表述、判定规则等内容。b
修改了煤矿用通风机叶轮与保护圈配对金病材料商速冲击的试验要求。c）将原标准中第9、10、11、12章合并为本标准的第8章，并在第8章中增加摆链冲击试验的相关内容。
d》对同一」家的同一类产品检验结果代替性进行了修改。由“主要参数相差≤士5%\改为“主要参数和差小于彧等于士岩址。e）附录中增加摆锤冲击试验试件的图样及要求，并规定了送检试件的数量。本标准的附录A是规范性附录。
本标准出煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会通风技术及设备分会提出并归口。木标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆研究院、国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心。本标准主要起草人：巨广刚、徐三民、孔令刚、周植鹏、杨亮、邓、杨森。本标准所代替标准历次版术发布情况为：GB/13813--1992,GB/T13813—2001。1范围
煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则
GB/T 13813—2008
本标准规定了煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验的试验条件、试验步骤，结果表、判定规则及送检要求。
本标准适用于煤矿用金属材料的摩擦火花安全性试验，其他类似爆炸性危险环境中的金属材料摩接火花安全性试验可参照本标准执行。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然面，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注口期的引妞文件，其最新版本适用于本标谁，GB/T700碳素结构钢
GB/T1591低合金高强度结构钢
3术语和定义
下列术语和定义适合于本标准。3. 1
轻合金light alloy
以密度小于1.5×103kg/m的铝、镁、钛等轻金属为基的合金。3.2
撞击凸缘inpactflange
旋转试件上产生碰撞的凸缘。
旋转摩擦速度friction velocity in rotationt单位时间内,旋转试件外缘滑过固定试件的圆孤长度。按式(I)计算。V-tD.n
式中：
V——旋转库擦速度，单位为米每秒(m/s)：旋转试件外缘直径，单位为米（m)；D
旋转试件转速，单位为转每分(r/min)。3.4
旋转撞击次数impactnumberof timesinrotation（1)
旋转试件与固定试件相互撞击或摩接的次数。旋转试件有撞击凸缘时，按式（2)计算；旋转试件无撞击凸缘时，旋转试件与固定件相互连续摩擦，每滑过0.5m弧长作为次撞击，按式（3)计算。NK.n.?
2t.D.n. t
**-(2)
-（3)
GB/T 13813—2008
撞击秋数，谈：
-旋转试件撞击也缘的数是，个
旋转试件转速，单位为转每分(i/min)旋转撞击或摩擦的总时间，单位为秒(s);旋转试件外缘直径，单位为米（m)。4试验用可燃性气体
4.1甲烷空气混会气体：甲烷浓度（6.3~7.0)%（体积分数）4.2甲烷高氧空气混合气体：甲烷浓度(6.3~7. 0)%(体积分数);氧气浓度(24.5～25.5)%(体积分数）。
4.3气体材料应符合表1的规定。4.4其他可燃性气体应根据其气体成分及最易引起爆炸的浓度配制。表1气体材料
试验仪器
试验仪器应符合表2的规定。
试验环境条件
甲烷分析仅
氧气分析仪
时间测定仪
于凝温度计
转速表
材料名称
表 2 试验仪器
(0~10)%
(0~30)%
(0--9 999) μs
(-25-~+51)'℃
(50~-11 999) r/min
(01 000) s
(0.1~-200) g
准确度
±1 μs
试验室环境温度：(0~40)℃；相对湿度RH：小于90%，仪器供电电源：电压；（220土22）V；频率：6.1
(50±1) Hz.
6.2仪器不应直接受到太阳照射或雨辨，周围应避免烈电磁场的干扰，试验仪器的安装地点应有良好的接地，无腐蚀性介质。
6.3进人试验仪器的气样应无液滴、灰尘等杂质。试验方法
7.1高速冲击试验
7.1.1试验原理
将受试金属材料按规定制作成试验弹丸和高速冲击试验板，在高速冲击试验装置上，使试验弹丸以2
GB/T13813--2008
规定的冲击速度（等于或接近实际工况条件下可能发生危险的最大值）撞击具有最容易产生摩擦火花的危险角度的高速冲击试验板，来模拟高速冲击工况下受试金属材料摩擦火花产生的过程，在规定的试验次数内，按引燃试验气体的次数来判定受试金病材料摩擦火花安全性是否合格。7.1.2试验装置
高速冲击试验装置如图1所示，其中爆炸容积为0.5m。e
空气压缩机：
弹丸发贴装置：
3-—-工作台；
1——挡风器；
试验弹斑：
高违冲击试验板；
蝶炸槽；
倾斜支撑架；
搅拌风扇；
10-火焰出口。
图1高速冲击试验装置示意图
7.1.3试件
7.1.3.1试件的形状和尺寸应符合附录A的要求。7.1.3.2弹丸尾部结构尺寸应满足试验装置的要求。7.1.3.3高速冲击试验板应能方使地安装在试验装置上。7.1.4试验步骤
7.1.4.1检查试验装置各部件及系统工作是否正常,校准试验仪器。7.1.4.2将高速冲击试验板倾角调节至规定的试验角度。7.1.4.3密封爆炸槽火烙逸出口，启动搅拌风扇，向爆炸槽内充入试验气体直至爆炸槽内气体浓度符合试验规定。
7.1.4.4调节弹丸发射装置，使弹丸以规定的速度擅击商速冲击试验板，试验中应移动高速冲击试验板，避免弹丸在高速冲击试验板上的冲击点重合。7.1.4.5按以上试验步骤，共进行40次试验。7.1.5结果表述
应记录和计算下列试验结果；
a）弹丸和高速冲击试验板的材料、数量，商速冲击试验板倾角；b）弹丸高速冲击试验板前后燥炸槽内试验气体的浓度：弹丸飞行时间和飞行距离，依此计算弹丸冲击速度，并判别其是否在规定的试验速度范围内；d）试验是否产生火花，是否引燃爆炸樽内的试验气体。3
GB/T13813—2008
7.2自由落锤试验方法
7.2. 1试验原理
将受试金属材料制成试验试件，在自由落锤试验装置上，根据受试材料所代表的仪器或设备的实际工况参数，将安装有落锤试件的重锤，在规定的高度白由下落，冲击在具有最容易产生摩火花的危险角度的落锤试验板上，来模拟白由下落工况下受试材料摩擦火花发生的过程，在规定的试验次数内，按引燃试验气体的次数来判定受试金属材料摩擦火花安全性是否合格。7. 2. 2试验装置
白由落锤试验装置如图2所示。其中爆炸槽容积为1.0 m。12
一桁架；
链式起重机：
一小车；
揽拌风扇：
落锤试验板：
火焰逸出口：
重锤小车；
爆炸槽；
倾斜支拌台：
重链和试件；
—直经提升装置：
重锤释放机构。
图2自由落锤冲击试验装置示意图7.2.3重锤和试件
7.2.3.1重锤：重链表面应使用不产生撞击摩擦火花的材料制造，形状为纺锤体，如图3所示。重锤质量应符合试验要求。
7.2.3.2试件
国3重锤示意图
7.2.3.2.1试件的形状和尺寸应符合附录A的要求。GB/T13813—2008
7.2.3.2.2锤试件允许采用紧固、精结等方法将受试部分连接在与锈钢不产生摩擦火花的材料制胶的母体上。此时，母体外缘直径应比受试部分直径小(5～10)mm，并且能方便地安装在重锤下端。母体的形状和尺寸应符合附录 A中图 A.3 的要求。7.2.3.2.3落锤试验板应能方便地安装在试验装置上。7.2.4试验步骤
7.2.4.1检查试验装置各部件及系统T作是否正嘴，校推试验仪器，7.2.4.2确定试验用重锤质量、重锤下落高度，将落锤试验板倾角调节至规定的试验角度。7.2.4.3密封爆炸槽火焰逸出口，启动搅拌风扇，向爆炸槽内充入试验气体直垒爆炸槽内气体浓度符合试验规定。
7.2.4.4将重锤提升至试验规定高度，通过释放系统使装有落试件的重锤自由落下，冲击在爆炸内的葬锤试验板上。
7.2.4.5落锤试件每冲击一次落锤试验板，应移动落锤试验板，避免冲击点重合。7.2.4.6按以上试验步骤，共进行32试验。7.2.5结果表述
应记录下列试验结果：
a）重锤质量、提升高度，落锤试件材料、缩号和落锤试验板的材料、倾角；b）落锤试件冲击落锤试验板时爆炸槽内试验气体浓度：c试验是否产生火花,是否引燃爆炸槽内试验气体。7.3旋转摩擦试验方法
7.3.1试验原理
将受试金属材料制作成固定试件和旋转试件，在旋转摩擦试验装置上，使固定试件以规定的压紧力与具有规定旋转速度的施转试件产生摩擦，模拟旋转摩擦工况下受试金属材料摩擦火花发生的过程，在规定的旋转撞击次数内，按引燃试验气体的次数来判定受试金属材料摩擦火花安全性是香合格。7. 3.2试验装置
旋转摩擦试验装置如图4所示。其中爆炸槽容积为1.0m。7.3.3试件
7.3.3. 1试件的形状和尺寸应符合附录 A的要求。7.3.3.2试件的受试面为外缘，受试面的形状和尺寸应等于或接近受试材料制成的零部件实际状态+允许采用多层材料铆周制成，应能方便地安装在旋转圆盘上。7.3.3.3固定试件应能方便地安装在试验装置上。5
GB/T 13813—200B
7. 3.4试验步骤
7. 3.4. 1检查试验装置各部件,系统工作是否正常、灵活,校准试验仪器。1
火焰逸出口；
燥炸！
重链加载机构：
周定试件：
一旋转试件：
6．．旋转圆盘
主轴：
8—--转速转矩传感器；
电动机，
图4施转摩擦试验装置示意图
7.3.4.2密封试验爆炸槽火焰逸出口，启动搅拌风扇，尚爆炸槽内充人试验气体直至爆炸槽内气体浓度符合试验的规定。
7.3.4.3调节旋转试件的旋转速度至试验规定值，通过重锤加载机构使固定试件以规定的压紧力压紧在旋转试件上。
7.3.4.4旋转击总次数应大于或等于16000次。若旋转擅击次数未达到试验规定值时，已点燃试验气体，则按上述试验步骤，继续进行试验。直至达到旋转撞击次数或靡擦火花引燃爆炸槽内试验气体的次数超过规定值时为止。
7.3.5结果表述
应记录和计算下列试验结果：
固定试件和旋转试件的材料、数量、厚度，机械压紧力大小a)
试验前后爆炸槽内试验气体的浓度：旋转试件的转速范国、平均转速；旋转摩擦撞击时间、有效撞击次数、旋转撞击总次数；d
e）试验是否产生火花，是否引燃爆炸槽内试验气体，累计引燃砍数。7.4摆锤冲击试验方法
7.4.1试验原理
将受试金属材料按规定制作成摆换弹丸和摆锤冲击试验板，在摆链冲击试验装置上，使摆擦弹丸以6
GB/T13813-2008
规定的冲击速度（等于或接近实际工说条件下可能发牛危险的最人值）冲击固定在移动平台上的摆锤冲击试验板,来模拟、再现冲击式机械(如钻机、凿岩机、风镐等)冲击锤打击钎尾冲击工说的火花发生过程，在规定的试验次数内，按引燃试验气体的次数来判定受试金属材料案擦火花安全性是否合格。7.4.2试验装置
摆锤冲击试验装置如图 5所示。其中爆炸容积为1.0m。1
电动机；
传动机构；
摆托；
爆炸槽：
火焰逸出口：
6-摆加载机构；
移动平台。
图5摆锤冲击试验装置示意图
7.4.3试件下载标准就来标准下载网
7.4.3.1试件的形状和尺于应符合附录A的要求。7.4.3.2摆擦弹丸充许采用紫周、粘结等方法将受试部分连接在摆链上。7.4.3.3摆锤冲击试验板应能方便地安装在试验装置的移动平台上。7.4.4试验步骤
7.4.4.1检查试验装置各部件及系统工作是否正常，校准试验仪器。7.4.4.2确定试验用摆锤旋转高度。7.4.4.3案封爆炸糖火焰逸出口，启动搅拌风扇，向爆炸槽内充人试验气体直至爆炸槽内气体浓度符合试验规定。
7.4.4.4将装有摆擦弹丸的摆锤旋转至试验规定高度，通过释放系统使摆链白由摆动，冲击在爆炸槽内的摆锤冲击试验板上。
7.4.4.5擦弹丸每冲击一次摆锤冲击试验板,应移动摆锤冲击试验板，避免冲击点重合。7.4.4.6按以上试验步骤，共逃行32次试验，GB/T 13813—2008
结果表
应记录和计算下列试验结果：
a）固定试件和摆动试件的材料、数崴、厚度；摆链旋转高度；
试验前后爆炸槽内试验气体的浓度：c
撰动撞击总次数；
试验是否产生火花，是否引燃爆炸槽内试验气体，累计引燃次数。e)i
8金麗材料摩擦火花安全性试验
8.1叶轮（转子）和外壳（保护圈）配对金属材料摩火花安全性试验8.1.1本章适用于煤矿用压人式局部通风机（片材料为轻合金）、煤矿用抽出式局部通风机、煤矿用辅助通风机、煤矿地面用抽出式主通风机、气（或液）动局部通风机和排放瓦斯染等设备的叶轮（转子）和外壳(保护圜)配对金属材料的摩擦火花安全性试验。8.1.2试验内容
8.1.2.1配对金属材料的高速冲击试验。注：机号大于16的煤矿用助通风机和谋矿地面用拥出式主通风机不做此项试验。8.1.2.2配对金属材料的旋转擦战验。8.1.2.3若外壳为轻合金，还应增加轻合金材料与锈蚀的Q235A钢试件的白由落链冲击试验。8.1.3试验条件
8.1.3.1用配对金屑材料中硬度较小的一种制作高速冲击弹丸，硬度较大的…-种制作高速冲击试验板。若配对金属材料中有一种为轻合金或均为轻合金，则用轻合金材料制作高述冲击弹丸，用Q235A钢板制作高速冲击试验板。
8.1.3.2弹丸冲击速为叶轮（转子）外缘最天线速度的二倍，允许偏差土5m/8高速冲击试验板的倾角为（40土2）
8.1.3.3用配对金属材料中硬度较小的一种制作旋转摩擦试验的固定试件，硬度较大的一种制作旋转试件。
8.1.3.4旋转摩擦试验中，固定试件对旋转试件的紧方应为（50土5)N；旋转速度应等于叶轮（转子）外缘最人线速度，充许偏差土5%。8.1.3.5用受试轻合金材料制作落锤试件，用Q235A钢板制作落锤试验板。8.1.3.6落链试验板倾角为(55±2)°试验重锤质量为(20士1)kg；重锤下落高度为(2.0士0.1)m。8.1.3.7钢试件应在室外放暨42d以上+使其受试面在自然条件下生锈。Q235A钢的材质应符合GB/T700的规定，表面粗糙度应为盟8. 1. 3.8
8.1.3.9试验用可燃性气体应符合4.2的规定。8. 1, 4 试验步骤
8.1.4.1高速冲击试验按7.1.4的规定进行。8.1.4.2自由落锤外击试验按 7.2.4的规定进行。8.1.4.3旋转摩擦试验按7,3.4的规定进行。8. 1.5判定规则
规定的试验内容按第9章判定均合格，则判定受试金属材料摩火花安全性合格，否则为不合格。8.2轻合金支柱材料摩擦火花安全性试验8.2.1本帝适用于煤矿用轻合金支社材料的摩擦火花安全性试验。8.2.2试验内容
GB/T13813--2008
8.2.2.1第一组直出落锤击试验，以轻合金支柱质量的1/2为重锤质氧（充许偏差士1.0kg），以轻合金支柱最大工作高度为重链下落高度（允许偏差士0.1m)：8.2.2.2第二红白由落锤冲击试验：以轻合金支柱的质量为重键质量（允许偏差士1.0kg),重锤下落高度为(2.0士0.1>m。
8.2.3试验条件
8.2.3.1按7.2.3的规定，用受试的轻合金材料按附录A图A.3制成落锤试件。用Q345钢板制成落锤试验板。
8.2.3.2Q345钢板的材质应符合GB/T1591的规定，表面粗糙度应为8.2.3.3落锤试验板水平倾角为(45土2)。8.2.3.4试验用可燃性气体应符合4.1的规定。8.2.4试验步骤
按7.2,4 的规定进行。
8.2.5判定规则
，并符合8.1.3.7的要求。
若两组自由落锤冲击试验按9.2判定均合格，则判定受试的轻合金材料摩擦火花安全性合格，否则为不合释。
8.3轻合金提升容器材料摩擦火花安全性试验8.3.1本章适用于煤矿用轻合金箕斗轻合金笼、轻合企人车等提升容器用材料的摩擦火花安全性试验。
8.3.2试验内容
8.3.2.1受试轻合金材料的高速冲击试验。8,3,2.2受试轻合金材料的旋转摩擦试验。8.3.3试验条件
8.3.3.1试验条件应符合表3和表4的规定。8.3.3.2试验用的Q235A钢板应符合8.1.3.7的规定。8.3.4试验步骤
8.3.4.1高速冲击试验按7.1.4的规定进行。8.3.4.2旋转摩擦试验按7.3.4的规定进行.8.3.5判定规则
按9.1和9.3判定均合格，则判定受试轻合金材料摩擦火花安全性试验合桥，否则为不合格。表3轻合金提升容器材料的高速冲击试验条件项目
试验弹丸
婴求Q235A
形状及尺寸
览阳录A
旋转试件
形状及尺寸
见附录 A
高速冲击
试验板
受试轻合金材料
商速冲齿试验
板倾角/（\)
弹丸击度/
(tn/s)
200±10
表4轻合金提升容器材料的旋转摩擦试验条件阅楚试件
受试轻合金材料
8.4轻合金外壳材料靡擦火花安全性试验旋转速度
受试提升容器最大运行连度
（充诈偏差士5%）
弹丸质盘/
5.20±0.25
机械压紧力！
试验气
体类型
试验气
体类型
8.4.1本章适用于煤矿用携带或移动式设备、仪器、工具、器具等轻金外壳材料的摩擦火花安全性9
GB/T 13813—2008
斌验。
8. 4.2 试验内容
受试轻合金材料的自由落锤冲击试验。8.4.3试验条件
8. 4. 3. 1按7.2.3 和8. 1. 3. 5 的要求制作试件。8.4.3.2用Q235A极制成落链试验板.235A钢板应符合8.1.3.7租8.1.3.8的规定。根据设备、仪器、工具、器具本身的质量（m)按表5选择试验重锤和试件的质最(M)。8.4.3.3
表5重锤质量的选取
7.5≤m12. 5
重锤下落高度为(2.0士0.1)切。8.4.3.5落锤试验板倾角为（55士2）。12.5≤m22. 5
试验用可燃性气体应符合4.1的规定。8.4.3.6
8.4.4试验步骤
按7, 2. 4 的规定进行。
8.4.5判定规则
按0.2判定。
8.5冲击式机械摩擦火花安全性试验B.5.1本章适用于煤矿用冲击式机械的摩搽火花安全性试验。8.5.2试验容
配对金属材料的摆锤冲击试验。8.5.3试验条件
22. 5m27, 5
8.5.3.1用配对金属材料功硬度较小的一种制作摆擦弹丸，硬度较大的一种制作摆锤冲击试验板。但是，若配对金属材料中有一种为轻合金或均为轻合金，则用轻合金材料制作摆擦弹丸，用Q235A钢板制作摆锤冲击试验板。
8.5.3.2摆擦弹丸旋转至最低点的冲击速度为冲击式机械转子外缘最大线速度，允许偏差土5m/s。8.5.3.3试验用可燃性气体应符合4.2的规定。8.5.4试验步骤
按7.4.4的规定进行。
8.5,5判定规则
按 9,4 判定。
9判定规则
9.1高速冲击试验摩擦火花安全性判定规则40次试验中，若未引燃试验气体，则判定受试金属材料高速冲击试验摩擦火花安全性合格，否卿为不合格。
9.2自由落锤试验摩擦火花安全性判定规则32次试验中，若末引燃试验气体，则判定受试金属材料自由落锤冲击试验摩擦火花安全性合格，否则为不合格。
9.3旋转率擦试验率接火花安全性判定规则不小于16000试验中，引燃试验气体次数小于或等于8次，则判定受试金属材料旋转摩擦试验摩擦火花安全性合格，否则为不合格。10
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