俄霍布拉克煤礦下1煤1404工作面采煤機(jī)行走鏈輪頻繁損壞原因分析及改進(jìn)對策

陳國強(qiáng)

(徐礦集團(tuán)天山礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 庫車 842000)

0 概述

徐礦集團(tuán)俄霍布拉克煤礦1404工作面走向長3980m，傾向長278.7m，平均煤厚 3.3m，煤層最大傾角 12°，工作面傾角 9°～13°，走向角度 5°～11°，煤機(jī)雙向割煤，正常產(chǎn)量 1.8 萬 t/d～2.0 萬 t/d。 工作面設(shè)備配置：采煤機(jī)采用太重煤機(jī)公司生產(chǎn)MG750/1860-WD型采煤機(jī)，其行走輪采用單排輪結(jié)構(gòu)，屬于大模數(shù)漸開線齒輪，上行牽引速度5～6m/min，下行牽引速度8m/min；刮板輸送機(jī)采用張家口煤機(jī)公司生產(chǎn)的SGZ1200/2×1000型運(yùn)輸機(jī)，配147節(jié)距的銷排。

1404工作面上的采煤機(jī)，經(jīng)太重公司返廠大修后，從2013年10月投入生產(chǎn)以來，行走鏈輪磨損嚴(yán)重，使用最長時(shí)間13d，最短時(shí)間3d，平均壽命只有一周，更換頻繁，制約生產(chǎn)，嚴(yán)重影響安全。4個(gè)月累計(jì)更換行走鏈輪29個(gè)，傳動(dòng)惰輪4個(gè)，使得廠家備用鏈輪生產(chǎn)速度跟不上礦方更換速度，嚴(yán)重制約生產(chǎn)，企業(yè)承受較大費(fèi)用壓力。

為扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面，俄礦組織技術(shù)人員現(xiàn)場跟蹤觀察使用情況和認(rèn)真分析損壞的部件，找出了鏈輪頻繁損壞原因，采取了改進(jìn)措施，提高鏈輪質(zhì)量，延長使用壽命，效果良好。

1 采煤機(jī)鏈輪損壞情況

采煤機(jī)鏈輪損壞嚴(yán)重，并伴有斷齒產(chǎn)生，表現(xiàn)為：

(1)輪齒單側(cè)磨損嚴(yán)重、伴隨塑性壓塌變形，如圖1a所示。

(2)鏈輪輪體開裂、輪轂斷開，且有斷齒產(chǎn)生，如圖1b所示。

(3)鏈輪輪齒端部局部缺失，如圖1c所示。

圖1

2 采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴損壞情況

導(dǎo)向滑靴損壞情況表現(xiàn)為：

(1)導(dǎo)向滑靴與銷排接觸處磨損超限，溝槽達(dá)25mm，如圖2a所示。

(2)導(dǎo)向滑靴在與銷排立面接觸的頂面一側(cè)位置開裂，如圖2b所示。

(3)導(dǎo)向滑靴的導(dǎo)向鉤左右(縱向?yàn)榍昂?磨損不同步，厚薄不勻，如圖2c所示。

圖2

3 工作面刮板輸送機(jī)銷排損壞情況

銷排損壞情況表現(xiàn)為：

(1)銷排的齒頂有部分膠合擦傷、剝裂拉豁口，如圖3a所示。

(2)銷軌側(cè)立板上表面磨損嚴(yán)重，如圖3b所示。

(3)銷排側(cè)立板垂直面斷裂，如圖3c所示。

圖3

4 機(jī)器現(xiàn)場運(yùn)行情況

(1)工作面傾向上存在局部小急坡(5°-10°)。 采煤機(jī)機(jī)體隨鏈輪通過此段位置的銷排時(shí)有上下起伏，抬壓銷排現(xiàn)象。

(2)新舊銷排有混用現(xiàn)象，現(xiàn)場出現(xiàn)多根銷排垂直側(cè)面斷裂，或者軌齒頂部拉傷、豁口。

(3)銷排齒頂與鏈輪齒底在部分局域嚙合且相互抵住，使得導(dǎo)向靴失去承重作用。

(4)采煤機(jī)平滑靴磨損20mm，尚未超限。

(5)除煤機(jī)行走鏈輪外，24T驅(qū)動(dòng)齒輪、18T傳動(dòng)惰輪、芯軸斷裂現(xiàn)象。

5 原因分析

采煤機(jī)外牽引部包括外牽引箱，銷排，平滑靴等部件。外牽引箱在使用過程中出現(xiàn)鏈輪損壞、下?lián)跎w切螺栓、芯軸、驅(qū)動(dòng)輪、惰輪斷裂的現(xiàn)象，既有設(shè)備本身質(zhì)量問題，配合問題，也有使用上的不足、管理上的不到位，具體問題要具體分析。俄礦1404面采煤機(jī)鏈輪頻繁損壞原因分析如下：

(1)主要原因——鏈輪本身的加工制造質(zhì)量不高

選材的優(yōu)劣和熱處理工藝、加工制造質(zhì)量是影響鏈輪壽命的主要因素之一。據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)：太重鏈輪在應(yīng)用1d后即出現(xiàn)輪齒磨損，塑性變形，3d后就不能用，輪齒齒尖局部缺失，與齒軌嚙合不上，說明鏈輪的表面硬度，輪齒強(qiáng)度差，耐磨性與韌性不足，與銷排齒面硬度的配合情況也不好，事后對磨損超限、斷裂的鏈輪樣品的金相組織分析也證明了這一點(diǎn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)同一批次的鏈輪壽命基本相同，不同批次的鏈輪質(zhì)量出現(xiàn)較大不同，使用4個(gè)月來，月平均更換5-8個(gè)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，且費(fèi)用巨大。

(2)次要原因

①工作面局部存在急坡現(xiàn)象，如圖4所示。

工作面局部存在急坡，如圖4所示，由于機(jī)身長達(dá)8m為剛性連接，兩鏈輪中心距為6.705m。上坡時(shí)，前輪如圖示位置，此時(shí)導(dǎo)向滑靴向上拉動(dòng)，由于與相關(guān)的尺寸變動(dòng)(如同將兩個(gè)相嚙合的齒輪中心距拉長)造成鏈輪齒頂與銷排齒頂?shù)姆钦Ш?，鏈輪齒面與銷排齒面發(fā)生沖擊現(xiàn)象，加速了鏈輪輪齒的磨損和銷排齒頂齒面的損壞，甚至折斷輪齒和輪轂。當(dāng)采煤機(jī)中心超過某位置時(shí)，后面的導(dǎo)向滑靴被向上拉起造成后面鏈輪齒頂和銷排齒頂?shù)姆钦Ш?。同樣加速后面鏈輪的輪齒磨損和銷排齒頂齒面的損壞。在此工況條件下，由于導(dǎo)向滑靴的向上拉起，前銷排與后銷排垂直方向形成較大落差造成導(dǎo)向滑靴鉤子前后磨損不同，如圖2c所示，采煤機(jī)通過急坡時(shí)依靠導(dǎo)向滑靴硬捋順，導(dǎo)向滑靴受到很大的垂直力和側(cè)向力，嚴(yán)重時(shí)可以將導(dǎo)向滑靴導(dǎo)鉤拉裂，如圖2b所示；銷排拉斷，如圖3b所示。

圖4 煤機(jī)通過急坡圖示

②未及時(shí)更換煤機(jī)導(dǎo)向滑靴

根據(jù)長期的跟蹤觀察和分析，鏈輪磨損嚴(yán)重現(xiàn)象的出現(xiàn)與能否及時(shí)更換導(dǎo)向滑靴也有著一定的關(guān)系。

圖5 導(dǎo)向滑靴結(jié)構(gòu)示意圖

導(dǎo)向滑靴在使用過程中不僅起著導(dǎo)向和支撐整機(jī)重量的作用，同時(shí)又具有保證鏈輪和銷排正確嚙合的功能，如圖5所示。由于導(dǎo)向滑靴溝槽與銷排接觸面為干摩擦，在使用過程中導(dǎo)向滑靴溝槽的工作面磨損較快，銷排在磨損導(dǎo)向滑靴工作面的同時(shí)，自身也在磨損。據(jù)目前所得數(shù)據(jù)分析：如圖2a所示，當(dāng)導(dǎo)向滑靴的工作面磨損8mm，如圖3c所示，當(dāng)銷排磨損4-7mm，此時(shí)，等同于一對嚙合的齒輪中心距變近，導(dǎo)致導(dǎo)向滑靴失去支撐整機(jī)重量和切割分力的作用，失去保證鏈輪和銷排正確嚙合的功能。此時(shí)，鏈輪承受整機(jī)重量和切割分力又傳遞牽引扭矩，加速了鏈輪的磨損，同時(shí)鏈輪與銷軌嚙合節(jié)圓線位置隨著下移，鏈輪齒根與銷軌齒頂相抵進(jìn)一步加重鏈輪的磨損。因此，導(dǎo)向滑靴作為易損件，按行業(yè)的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)導(dǎo)向滑靴與銷排接觸面磨損8-12mm時(shí)，必須更換，這一點(diǎn)非常重要。

③新舊銷排的混用

由于新舊銷排的齒頂?shù)郊绮康母叨炔煌?，?dāng)導(dǎo)向滑靴由低向高過渡時(shí)，導(dǎo)向滑靴溝槽與新銷排肩部處形成線接觸，加速了導(dǎo)向滑靴的磨損，如圖6a所示；銷排使用較長時(shí)間后，也會(huì)產(chǎn)生磨損，當(dāng)銷排肩部與齒頂距離為6mm時(shí)(即便是部分銷排)也會(huì)產(chǎn)生以上現(xiàn)象。由于采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴與銷軌側(cè)立板上表面雙重磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致采煤機(jī)鏈輪與銷軌嚙合節(jié)圓線位置下移，鏈輪齒根與銷軌齒頂相抵，發(fā)生膠合使銷排齒頂受損，另對采煤機(jī)嚙合輪齒頂兩側(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重磨損(因不在正常嚙合區(qū))，如圖6b所示，所以應(yīng)及時(shí)更換磨損超限的銷排。

圖6

④平滑靴高度不足

平滑靴作為支撐件，往往被人們忽視。平滑靴高度不足或磨損量較大，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)體向煤壁傾斜，使得行走部承受額外的偏轉(zhuǎn)力。

圖7 外牽引箱體結(jié)構(gòu)圖

如圖7所示，由于外牽引箱體是部件組合體，非絕對剛性，強(qiáng)大的偏轉(zhuǎn)力往往會(huì)導(dǎo)致端蓋(一)與導(dǎo)向靴擠死，造成螺栓切斷，如圖8a所示；煤粉及雜物從端蓋處進(jìn)入軸承，芯軸無法注入潤滑劑，導(dǎo)致軸承損壞，如圖8b所示；緊固螺栓松動(dòng)后退，定位銷切斷，惰輪軸向采空側(cè)斜向竄動(dòng)，造成惰輪損壞，如圖8c所示。因此應(yīng)格外關(guān)注平滑靴的磨損情況。

圖8

(3)其他原因

因各種鏈輪的齒形不同，有些鏈輪與銷排發(fā)生干涉造成損壞，有些鏈輪齒根底與銷排齒頂直接接觸，鏈輪、芯軸、下蓋、惰輪幾乎成為一剛性體，在交變應(yīng)力的作用下，這些零件中強(qiáng)度相對弱的就極易發(fā)生損壞，變形或開裂，而鏈輪工況相對惡劣，所以容易損壞。

6 改進(jìn)措施

(1)由于原煤機(jī)廠家在鏈輪制造工藝和質(zhì)量方面沒有突破，為此，我們尋求委托國內(nèi)其他知名的煤機(jī)生產(chǎn)廠家，從新選擇鏈輪的材料和熱處理、加工工藝。依據(jù)舊鏈輪進(jìn)行了測繪，并利用該廠的工藝加工出了替代品，經(jīng)檢測，新的鏈輪表面具有較高硬度和耐磨性，芯部有較高強(qiáng)度和韌性，投入使用后，效果良好，更換周期提高到40d左右，后將損壞的試驗(yàn)鏈輪返廠研究，進(jìn)一步改進(jìn)工藝后，更換周期提高到65d，獲得了理想的效果。

(2)采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴的工作面同樣委托廠家按設(shè)計(jì)尺寸加強(qiáng)了表面硬度、提高耐磨性，磨損深度控制在6-8mm效果最好。原導(dǎo)向滑靴底面間隙8mm偏小，后經(jīng)過改進(jìn)控制在13mm-15mm，這樣可以調(diào)節(jié)入齒及出齒因沒有調(diào)節(jié)間隙發(fā)生的擠壓現(xiàn)象，使齒輪嚙合順利。

(3)礦方加強(qiáng)工作面的工程質(zhì)量控制，采煤機(jī)必須割平工作面底板，減少面上的急坡，刮板運(yùn)輸機(jī)推移平直，溜槽垂直彎曲不超過±3°，水平彎曲不超過±1°，保證行走中心線和銷排中心線基本平行，使得煤機(jī)的行走平穩(wěn)，不再出現(xiàn)抬拉鏈輪和銷軌，造成嚙合不正常情況。

(4)由于平滑靴磨損不大，適當(dāng)加高平滑靴高度，抬高約20mm，減少煤機(jī)向煤壁傾斜，改善導(dǎo)向滑靴和鏈輪的側(cè)向受力狀況。

(5)現(xiàn)場為新舊銷排混用，由于銷排齒頂?shù)郊绮康木嚯x不盡相同，部分鏈輪齒底與銷排齒頂接觸，計(jì)劃逐步將工作面銷排全部換完。

(6)鏈輪、下蓋、芯軸、惰輪等在更換新件時(shí)，強(qiáng)化引箱體上對應(yīng)孔及定位槽檢查，凡損壞變形的在修復(fù)箱體后再行更換新件，以免因部件配合不好引發(fā)次生故障。

(7)加強(qiáng)維護(hù)管理。在實(shí)際使用過程中會(huì)有許多偶發(fā)和超出預(yù)判的因素造成鏈輪和其他零部件損壞，因此，只有強(qiáng)化工作面工程質(zhì)量，及時(shí)地更換高質(zhì)量的部件，足量加注潤滑脂，通過科學(xué)的檢修、合理的改進(jìn)、良好的使用，才能減少事故保障生產(chǎn)。

7 結(jié)論

采煤機(jī)的井下工作條件惡劣，行走鏈輪受沖擊作用大，要求其不僅有較高的彎曲強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、而且有較高的耐磨性。本文通過技術(shù)分析找出太重采煤機(jī)在俄礦1404工作面使用過程中鏈輪損壞的具體原因，并及時(shí)采取改進(jìn)措施，提高了鏈輪的質(zhì)量，延長了使用壽命，保障了工作面的安全生產(chǎn)，減少了費(fèi)用支出，取得較好的安全經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。