吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱維修工藝探討

【摘要】文章主要闡述了美國(guó)比塞洛斯國(guó)際公司8750-65型邁步式吊斗鏟的設(shè)備概述和回轉(zhuǎn)減速箱損壞的原因分析及維修更換、日常維護(hù)保養(yǎng)等建議方法。

【關(guān)鍵詞】吊斗鏟；回轉(zhuǎn)減速箱

1、8750-65邁步式吊斗鏟采掘工藝簡(jiǎn)介

吊斗鏟為大型露天采礦設(shè)備，用于剝離巖石或表土，其開采工藝先進(jìn)、生產(chǎn)能力大、運(yùn)營(yíng)成本低，為目前世界露天采礦業(yè)剝離巖土的首選設(shè)備之一（主要為吊斗鏟、電鏟、液壓鏟和輪斗挖掘機(jī)）。

黑岱溝露天煤礦引進(jìn)世界先進(jìn)的開采設(shè)備，采用高效的綜合開采工藝，即上部黃土采用輪斗連續(xù)開采工藝，中部巖石采用單斗—卡車開采工藝，煤層采用單斗—卡車—地面半固定破碎站、帶式輸送機(jī)的半連續(xù)開采工藝。

黃土層的剝離：黃土層的開采工藝選用輪斗挖掘機(jī)—帶式輸送機(jī)連續(xù)開采工藝。上部黃土平均厚度49.5米，每年開采量1915×104立方米左右。工作面劃分四個(gè)黃土臺(tái)階，每二個(gè)臺(tái)階為一組，共兩套系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)中二個(gè)臺(tái)階分別有二臺(tái)輪斗挖掘機(jī)（理論能力3100m3/h）采裝，物料經(jīng)皮帶車轉(zhuǎn)至帶寬1.4m的工作面帶式輸送機(jī)，再經(jīng)端幫轉(zhuǎn)至干線帶寬1.8m的帶式輸送機(jī)，運(yùn)至排土機(jī)（理論能力6200m3/h）排棄。

巖石的剝離：煤層頂板以上巖石的開采工藝選用單斗—卡車開采工藝。該工藝系統(tǒng)是自煤層頂板露煤，水平分層開采，臺(tái)階高度15m，采掘帶寬度20m。巖石穿孔爆破后，采用單斗挖掘機(jī)采裝，卡車外排。初期全部外排，待坑內(nèi)形成一定空間后開始內(nèi)排。

煤層的開采：煤層的開采工藝選用單斗—卡車開采工藝。根據(jù)煤層埋藏特征和煤質(zhì)條件，將煤層劃分為三個(gè)分臺(tái)階，自上而下劃分為：6Ⅰ、6Ⅱ、6Ⅲ分煤層劃分為6上臺(tái)階，煤質(zhì)較差，臺(tái)階高0～12m；6Ⅳ分煤層劃分為6中臺(tái)階，煤質(zhì)較好，臺(tái)階高10～15m；6Ⅴ、6Ⅵ分煤層劃分為6下臺(tái)階，煤質(zhì)較差，臺(tái)階高6m。煤層的開采方法采用頂板露煤、傾斜分層、分層開采、分采分運(yùn)。煤層采用臺(tái)階穿孔爆破后由35立方米單斗挖掘機(jī)、L1350前裝機(jī)和992G前裝機(jī)采掘，裝載154t卡車，運(yùn)至地面半固定破碎站，傳送至洗煤車間進(jìn)行洗選，洗選后按照客戶要求配煤裝車運(yùn)送至客戶指定地點(diǎn)。

神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司黑岱溝露天煤礦為我國(guó)單礦開采能力最大、開采工藝最先進(jìn)的露天煤礦，該吊斗鏟是我國(guó)引進(jìn)的第一臺(tái)吊斗鏟，是由比塞洛斯國(guó)際公司生產(chǎn)的世界一流礦山挖掘設(shè)備，它是世界上第一臺(tái)無齒輪變速電機(jī)直接調(diào)速驅(qū)動(dòng)的吊斗鏟，它采用了邁步式行走。8750-65型吊斗鏟挖掘煤層最上一層的巖石，直接排到采空區(qū)，其經(jīng)濟(jì)效益明顯，與單斗--卡車開采工藝的成本相比產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。年巖石剝離量為二千二百萬立方米。該設(shè)備外型結(jié)構(gòu)主要分為四個(gè)部分，即底盤、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、三角架、大臂和鏟斗，主機(jī)外型尺寸為39×28×66米，大臂總長(zhǎng)109.7米，工作半徑大約100米，鏟斗斗容為90立方米，挖掘深度和卸料高度分別是71米和45米，

設(shè)備的總重量5300多噸。其最大的特點(diǎn)是在提升/回拉機(jī)構(gòu)采用了西門子公司的無齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即由大型變頻交流同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)提升、回拉滾筒，取消了原直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)裝置，該技術(shù)在8750-65型吊斗鏟的應(yīng)用，將大大減少設(shè)備的維修工作量和維修成本。

2、回轉(zhuǎn)減速箱故障情況

8750-65型吊斗鏟回轉(zhuǎn)系統(tǒng)由六臺(tái)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元組成，其中主要包括三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)、風(fēng)動(dòng)盤式制動(dòng)器、三級(jí)行星減速箱、回轉(zhuǎn)立軸和回轉(zhuǎn)小齒輪。8750-65型吊斗鏟的回轉(zhuǎn)動(dòng)作由6個(gè)行星齒輪減速輪箱驅(qū)動(dòng)，每個(gè)齒輪箱有一個(gè)932kw的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)行星齒輪減速箱都是二級(jí)行星減速箱，其輸出端與一個(gè)兩端是花鍵的短軸相連，短軸的另一端與回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)小齒輪連接，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)小齒輪與固定在底盤上的回轉(zhuǎn)大齒圈嚙合。吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱內(nèi)第一級(jí)的齒輪模數(shù)是12，第二級(jí)的齒輪模數(shù)是22，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)小齒輪與回轉(zhuǎn)大齒圈的模數(shù)是44.7。除了最末級(jí)驅(qū)動(dòng)的小齒輪外，回轉(zhuǎn)減速箱內(nèi)其余所有的齒輪和軸承都要在工廠加工、裝配、調(diào)整好，將完整的回轉(zhuǎn)減速箱運(yùn)到用戶現(xiàn)場(chǎng)?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)末級(jí)小齒輪是由回轉(zhuǎn)平臺(tái)底板上的托架內(nèi)的抗磨軸承支撐的，為保證回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)小齒輪與回轉(zhuǎn)大齒圈的嚙合精度，托架上的軸承座孔要在組裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行最終加工。每個(gè)回轉(zhuǎn)齒輪箱都要配備潤(rùn)滑油的循環(huán)過濾系統(tǒng)。最終回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)小齒輪的軸承、齒輪、大齒圈要用油脂潤(rùn)滑，其它所有的回轉(zhuǎn)減速箱內(nèi)的軸承、齒輪用飛濺方式潤(rùn)滑。

所有的回轉(zhuǎn)電機(jī)配備了帶有彈簧加壓、壓縮空氣釋放的盤式制動(dòng)器。萬一斷電，制動(dòng)器可投入到制動(dòng)狀態(tài)以降低機(jī)器的回轉(zhuǎn)速度。

回轉(zhuǎn)小齒輪與底盤上表面的回轉(zhuǎn)大齒圈嚙合產(chǎn)生回轉(zhuǎn)動(dòng)作。2013年6月回轉(zhuǎn)減速箱出現(xiàn)異音，經(jīng)拆解檢查研究發(fā)現(xiàn)其損壞原因是由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致輸出軸花鍵磨損，行星輪齒面出現(xiàn)點(diǎn)蝕及齒面脫落。檢查箱體底部齒輪油發(fā)現(xiàn)大量的金屬磨損粉末，根據(jù)上述現(xiàn)象判定故障為回轉(zhuǎn)減速箱輸出軸花鍵磨損，行星齒輪磨損導(dǎo)致減速箱異音。

3、回轉(zhuǎn)減速箱故障原因分析

吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱于2007年11月投入使用，至2013年6月已經(jīng)運(yùn)行6年零7個(gè)月，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過40000小時(shí)。在使用過程中，維修人員嚴(yán)格按照設(shè)備保養(yǎng)手冊(cè)進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，定期對(duì)齒輪油進(jìn)行化驗(yàn)，保證齒輪油的粘性及雜質(zhì)等數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)。根據(jù)設(shè)備制造方提供的保養(yǎng)手冊(cè)要求回轉(zhuǎn)減速箱在運(yùn)行至25000小時(shí)應(yīng)進(jìn)行大修，更換密封、止動(dòng)環(huán)及行星齒輪。我公司根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用情況分析，其具備超長(zhǎng)時(shí)間使用條件，每日的點(diǎn)檢及定期的油脂化驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC減速箱在出現(xiàn)重大故障之前得以發(fā)現(xiàn)。故該回轉(zhuǎn)減速箱的故障原因主要包括：一是由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，減速箱行星輪點(diǎn)蝕磨損，導(dǎo)致齒面脫落。二是由于輸出軸花鍵與聯(lián)軸器配合間隙變大，花鍵面磨損增大，最終出現(xiàn)異音。

4、回轉(zhuǎn)減速箱修理情況介紹

在對(duì)回轉(zhuǎn)減速箱拆解完畢后，對(duì)所有密封及行星齒輪進(jìn)行更換。由于輸出軸價(jià)值較大，且國(guó)內(nèi)無該配件存貨，決定對(duì)該軸進(jìn)行修復(fù)。

激光熔覆技術(shù)是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面熔覆層，從而增加基體缺損位尺寸也可顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的工藝方法。

激光熔覆技術(shù)具有較低稀釋率、熱影響區(qū)小、與基面形成冶金結(jié)合、熔覆件扭曲變形比較小、過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。激光熔覆技術(shù)應(yīng)用到金屬缺陷修復(fù)上，可使各種進(jìn)口機(jī)械設(shè)備零件起死回生，為企業(yè)大量節(jié)約加工成本。激光熔覆技術(shù)應(yīng)用到表面處理上，可以極大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蝕、耐疲勞等機(jī)械性能，可以極大提高材料的使用壽命。激光溶覆應(yīng)用到快速制造金屬零件，所需設(shè)備少，可以減少工件制造工序，節(jié)約成本，提高零件質(zhì)量。

激光熔覆是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)冶金過程，熔覆過程中的參數(shù)對(duì)熔覆件的質(zhì)量有很大的影響。激光熔覆中的過程參數(shù)主要有激光功率、光斑直徑、離焦量、送粉速度、掃描速度、熔池溫度等，他們的對(duì)熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性都有著很大影響。同時(shí)，各參數(shù)之間也相互影響，是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。必須采用合適的控制方法將各種影響因素控制在溶覆工藝允許的范圍內(nèi)。

激光熔覆的主要特性與其它傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比，激光熔覆的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）速度快、深度大、無變形、熔覆層無夾渣、熔池細(xì)膩無氣孔。2）熔覆層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度大于600-800Mpm，機(jī)加工性能強(qiáng)。3）能在室溫或特殊條件下進(jìn)行熔覆。例如，激光通過電磁場(chǎng)，光束不會(huì)偏移；激光在真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過玻璃或?qū)馐该鞯牟牧线M(jìn)行熔覆。4）可熔覆難熔材料如鈦、石英等，并能對(duì)異性材料進(jìn)行相互熔覆。5）激光熔覆耗材為金屬粉末、金屬絲、金屬片。市場(chǎng)上可購(gòu)買各種材質(zhì)、硬度的金屬粉末。6）激光熔覆后熔覆層硬度可在維氏200-1400之間靈活選擇，還可以熔覆碳化鎢、陶瓷粉末、無磁粉末等非金屬粉末。7）可熔覆難以接近的部位，施行非接觸遠(yuǎn)距離熔覆，具有很大的靈活性。8）可進(jìn)行薄壁熔覆，基體無變形。

鑒于激光熔覆技術(shù)的上述特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)，決定對(duì)該輸出軸花鍵進(jìn)行激光熔覆修復(fù)，激光熔覆后的輸出軸花鍵在尺寸上較原尺寸加厚0.30mm。在激光熔覆完成后上磨床對(duì)輸出軸花鍵進(jìn)行精加工，以達(dá)到原始尺寸，保證輸出軸花鍵的硬度及光潔度。修復(fù)完成后對(duì)回轉(zhuǎn)減速箱進(jìn)行裝配，裝配完成后安裝在吊斗鏟上使用3個(gè)月后各項(xiàng)指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)，質(zhì)量可靠。

5、回轉(zhuǎn)減速箱修理效益分析

吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱在我礦的平均使用壽命為6.5年，如果新購(gòu)進(jìn)一件輸出軸能夠使用壽命為6.5年計(jì)算，依照上述方法修復(fù)后修復(fù)后可以繼續(xù)使用至少5年時(shí)間。而且外購(gòu)配件價(jià)格昂貴，進(jìn)行激光熔覆后的輸出軸，再重新裝配后的減速箱可以為公司節(jié)約大量成本。

6、回轉(zhuǎn)減速箱拆除、修理及安裝工藝

（1）制造支撐裝置，以便減速箱可以在垂直模式下被運(yùn)作。

（2）像安裝在吊斗鏟上一樣將變速器裝立置在支撐裝置上。

（3）拆除油輸送管及項(xiàng)目402，407及406過濾器，以防止他們被損壞。

（4）從項(xiàng)目330上拆除回轉(zhuǎn)聯(lián)軸器

（5）拆除項(xiàng)目54有頭螺釘，然后拆除項(xiàng)目362護(hù)圈。拆除項(xiàng)目330耦合器。

（6）從項(xiàng)目503殼體上拆除螺栓412，拆除殼體503。

（7）拆除項(xiàng)目410齒圈，拆除行星齒輪項(xiàng)目10，拆除行星齒輪架項(xiàng)目5。

（8）旋轉(zhuǎn)底部齒圈部分180度，拆除第167項(xiàng)有頭螺釘及第124項(xiàng)護(hù)圈，從圈密封支撐拆除第51項(xiàng)有頭螺釘，然后拆除第16項(xiàng)。從第3項(xiàng)圈支撐上拆除第147項(xiàng)有頭螺釘、圈支撐及第4項(xiàng)行星齒輪架。

（9）拆除第6項(xiàng)齒輪圈，拆除所有止動(dòng)環(huán)及軸承，清潔所有零件并檢查磨損情況。

（10）更換第65、66、126、127、81、411及524項(xiàng)所有O型環(huán)，更換第26、27、28、29及30項(xiàng)所有軸承。

（11）更換第41、42、43、44、45、46、49、50項(xiàng)所有止動(dòng)環(huán)，更換第18項(xiàng)所有行星銷子。

（12）更換第36項(xiàng)全部面密封。在處理密封時(shí)必須非常小心，因?yàn)槊芊夂苋菀妆粨p壞。

（13）按照拆除的相反順序重新組裝。

7、回轉(zhuǎn)減速箱的日常維護(hù)保養(yǎng)、檢修

通過擦拭、清掃、潤(rùn)滑、調(diào)整等一般方法對(duì)吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱進(jìn)行護(hù)理，以維持和保護(hù)吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱的機(jī)械性能和技術(shù)狀況，稱為吊斗鏟減速箱的維護(hù)保養(yǎng)。設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)地要求主要有四項(xiàng)：

（1）清潔回轉(zhuǎn)減速箱各部位，各滑動(dòng)面、絲杠、齒條、齒輪箱、油孔等處無油污，各部位不漏油、不漏氣，設(shè)備周圍無碎屑、雜物、臟物，如有保養(yǎng)維護(hù)人員要及時(shí)清掃干凈；

（2）工具、附件、工件（產(chǎn)品） 要放置整齊，管道、線路要有條理；

（3）潤(rùn)滑良好，按時(shí)加注齒輪油或更換齒輪油，不斷油，無干摩擦現(xiàn)象，油壓正常，油標(biāo)明亮，油路暢通，油質(zhì)符合吊斗鏟維護(hù)手冊(cè)要求；

（4）遵守安全操作規(guī)程，不超負(fù)荷使用回轉(zhuǎn)減速箱，回轉(zhuǎn)減速箱的機(jī)械防護(hù)裝置齊全可靠，及時(shí)消除不安全因素。

8750-65型吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱地維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容一般包括日常維護(hù)、定期維護(hù)、定期檢查和精度檢查，設(shè)備潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)維護(hù)也是吊斗鏟維護(hù)保養(yǎng)地一個(gè)重要內(nèi)容。

回轉(zhuǎn)減速箱在未到大修周期時(shí)可能出現(xiàn)齒輪故障，其故障的主要原因是傳動(dòng)軸軸承軸向間隙超出標(biāo)準(zhǔn)，因此按照技術(shù)要求調(diào)整傳動(dòng)軸軸承軸向間隙十分重要。

（1）低速軸承的調(diào)整。首先調(diào)整調(diào)整墊使低速軸軸承軸向間隙達(dá)到0.14～0.24mm，調(diào)整方法是將上部壓蓋下的調(diào)整墊撤出，擰緊螺栓使壓蓋壓住軸承外套，消除軸承軸向間隙，用塞規(guī)測(cè)出調(diào)整墊處的間隙，加上合適的調(diào)整墊。

（2）調(diào)整第二中間軸承。先將壓蓋下的調(diào)速墊撤出，擰緊壓蓋螺栓消除軸承軸向間隙，用塞規(guī)測(cè)出調(diào)整墊處的間隙，加上合適的調(diào)整墊使軸承軸向間隙達(dá)到0.12--0.22mm。

（3）調(diào)整第一中間軸承。先將壓蓋下的調(diào)整墊撤出，擰緊壓蓋螺栓消除軸承軸向間隙，用塞規(guī)測(cè)出調(diào)整墊處的間隙，加上合適的調(diào)整墊使軸承軸向間隙達(dá)到0.08--0.20mm。如上述壓蓋與軸承端面接觸處磨損，可以用壓鉛法測(cè)出磨損量以便處理。

（4）調(diào)整軸承軸向間隙。如果回轉(zhuǎn)減速箱齒輪全為新齒輪，第一次組裝時(shí)，軸承間隙調(diào)整應(yīng)按技術(shù)要求大值進(jìn)行調(diào)整，待工作1年后或完成剝離量1500萬m3就應(yīng)對(duì)軸承軸向間隙進(jìn)行第二次調(diào)整，這時(shí)間隙應(yīng)取技術(shù)要求的小值。

（5）提高加工和組裝精度。如果吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱齒輪在加工中保證齒輪制造精度，齒輪表面淬火后進(jìn)行磨齒，提高回轉(zhuǎn)減速箱軸承座孔的制造精度，選擇高一級(jí)的軸承，確保組裝精度要求。

8、總結(jié)

本文詳細(xì)介紹8750-65型吊斗鏟詳細(xì)參數(shù)、采掘工藝，通過對(duì)回轉(zhuǎn)減速箱的損壞原因進(jìn)行了分析說明，詳細(xì)描述了吊斗鏟回轉(zhuǎn)減速箱維護(hù)保養(yǎng)方法，對(duì)于輸出軸的損壞程度判定、修復(fù)工藝及價(jià)值、維修工藝新方法等做了詳細(xì)闡述，可為以后吊斗鏟的安全運(yùn)行及回轉(zhuǎn)減速箱故障鑒定、維修方法有了良好的依據(jù)。