關(guān)于齒軌輪斷齒原因的分析與解決方法

查伏強(qiáng)

摘 要：梅花井煤礦引進(jìn)的西安煤機(jī)廠生產(chǎn)的MG-650/1660-WD型電牽引采煤機(jī)在使用過(guò)程中頻繁出現(xiàn)齒軌輪斷齒現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)綜采隊(duì)在長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的分析后找到了解決方案，現(xiàn)就采煤機(jī)齒軌輪斷齒的原因及采取的辦法進(jìn)行討論分析，最后采取相應(yīng)的措施，從根本上解決了齒軌輪斷齒的問(wèn)題，為煤礦安全生產(chǎn)提供有力的保障。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī) 齒軌輪 斷齒分析

中圖分類號(hào)：TD421.504 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（a）-0083-02

1 問(wèn)題的提出

梅花井煤礦112201綜采工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，綜采工作面走向煤層仰俯角變化過(guò)大，并且MG650/1660-WD型電牽引采煤機(jī)采用準(zhǔn)漸開(kāi)線行走齒輪-銷排式牽引機(jī)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行平穩(wěn)性好，針對(duì)工作面底板起伏頻繁、刮板輸送機(jī)中心距及銷排節(jié)距尺寸的變化具有很好的適應(yīng)性。然而由于綜采工作面工作現(xiàn)場(chǎng)條件差，采煤機(jī)輪齒在使用過(guò)程中發(fā)生點(diǎn)蝕、磨損和斷齒比較突出。在生產(chǎn)過(guò)程中采煤機(jī)齒軌輪輪齒的非正常斷裂嚴(yán)重影響采煤機(jī)的正常運(yùn)行和設(shè)備安全，同時(shí)也造成生產(chǎn)中斷，嚴(yán)重影響煤炭產(chǎn)量。

2 采煤機(jī)齒軌輪斷齒原因的分析

綜采工作面采煤機(jī)的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，該文從采煤工作面采場(chǎng)條件、采煤機(jī)傳動(dòng)特性、理想工況下受力分析、磨損影響及其它因素的影響進(jìn)行分析。

2.1 采煤工作面采場(chǎng)條件分析

112201綜采工作面煤層特征如表1所示， 112201綜采工作面回采過(guò)程中煤層厚度變化范圍3.00～4.33 m，平均有益厚度3.76 m；煤層結(jié)構(gòu)為2.99（0.24）0.79 m， 112201綜采工作面位于鴛鴦湖背斜北翼，整體為單斜構(gòu)造；生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)波狀起伏狀態(tài)。

根據(jù)地質(zhì)資料112201綜采工作面煤層仰俯角角變化過(guò)大，導(dǎo)致采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上行走時(shí)始終受到自身重力影響與刮板輸送機(jī)形成一定夾角，齒軌輪始終處于別卡狀態(tài)。當(dāng)俯角發(fā)生變化且采煤機(jī)煤幫側(cè)平滑靴發(fā)生磨損時(shí)，齒軌輪與銷排嚙合誤差會(huì)更大，導(dǎo)致嚙合點(diǎn)發(fā)生變化容易發(fā)生斷齒現(xiàn)象。采煤機(jī)始終有一個(gè)向煤壁側(cè)傾斜的力，當(dāng)平滑靴發(fā)生磨損時(shí)，采煤機(jī)的重心就開(kāi)始往煤壁側(cè)偏移而導(dǎo)致導(dǎo)向滑靴受力不均，齒軌輪被抬起，齒軌輪與銷排嚙合點(diǎn)就由原來(lái)的嚙合線發(fā)展到嚙合點(diǎn)，從而發(fā)生應(yīng)力的集中，發(fā)生斷齒或滲氮層剝落加劇磨損的發(fā)生。

2.2 采煤機(jī)傳動(dòng)特性分析

綜采工作面采煤機(jī)行走部與刮板輸送機(jī)之間的傳動(dòng)方式采用齒軌輪與銷排嚙合傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修維護(hù)方便，適用井下復(fù)雜環(huán)境的工作地點(diǎn)。理論上，這種傳動(dòng)屬于非共軛嚙合，其傳動(dòng)比不恒定，特別在銷排與銷排單齒嚙合傳動(dòng)過(guò)程對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比情況基本如下：在保證齒軌輪中心距和節(jié)距尺寸的情況下，齒軌輪輪齒與銷排嚙合過(guò)程中隨著嚙合深入的增加嚙合的平穩(wěn)性會(huì)發(fā)生較大的變化。

3 受力狀況分析

采煤機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，采煤機(jī)行走部齒軌輪輪齒與銷排傳動(dòng)方式為非共軛嚙合傳動(dòng)，如果傳動(dòng)部扭矩不發(fā)生變化，隨著嚙合點(diǎn)的變化，齒軌輪輪齒嚙合點(diǎn)的受力狀況也隨著發(fā)生變化，在受到較大的沖擊載荷或其它因素時(shí)易造成輪齒所受的力超過(guò)材料強(qiáng)度時(shí)，且導(dǎo)向滑靴在瞬間過(guò)程中沒(méi)有對(duì)齒軌輪起到保護(hù)作用，就會(huì)引起輪齒的斷裂。

4 磨損因素影響

采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)通常都是按輸送機(jī)水平方向彎曲≤1°，垂直方向彎曲小于等于3°，當(dāng)生產(chǎn)一定時(shí)期之后，機(jī)械磨損造成刮板輸送機(jī)溜槽的水平尺寸發(fā)生變化。同時(shí)，采煤機(jī)行走部導(dǎo)向滑靴磨損的加劇及采煤工作面地板的上下起伏，造成齒軌輪與銷排的嚙合中心尺寸發(fā)生變化。當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)行到此位置時(shí)，采煤機(jī)行走部導(dǎo)向滑靴受到復(fù)雜的工作應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到采煤機(jī)行走部導(dǎo)向滑靴導(dǎo)鉤材料機(jī)械應(yīng)力時(shí)造成采煤機(jī)行走部導(dǎo)向滑靴導(dǎo)鉤撕裂。采煤機(jī)行走部導(dǎo)向滑靴失效后，由于采煤機(jī)仍處于運(yùn)行狀態(tài)，從而采煤機(jī)行走部齒軌輪出現(xiàn)非正常情況的斷裂。

5 其它因素影響

當(dāng)然由于工作面采場(chǎng)情況和非正常的操作也會(huì)導(dǎo)致齒軌輪非正常斷齒現(xiàn)象。在推移中部槽時(shí)，也往往會(huì)造成采煤機(jī)齒軌輪輪齒斷裂，尤其在采煤機(jī)斜切進(jìn)刀割煤時(shí)尤為突出。從采煤機(jī)齒軌輪材料及熱處理工藝方面分析，當(dāng)采煤機(jī)齒軌輪的材料中有害元素等雜質(zhì)超標(biāo)或者齒軌輪輪齒表面滲碳層的硬度、滲碳的深度不符合設(shè)計(jì)工藝要求時(shí)，會(huì)造成采煤機(jī)齒軌輪的綜合機(jī)械性能不達(dá)標(biāo)，從而導(dǎo)致采煤機(jī)齒軌輪輪齒的非正常斷裂。

該文以MG650/1660-WD型電牽引采煤機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析為例，從采煤機(jī)齒軌輪的傳動(dòng)受力分析及生產(chǎn)過(guò)程中耐磨性影響等方面，分析研究了采煤機(jī)齒軌輪輪齒非正常斷裂的原因。現(xiàn)根據(jù)分析后，人為將采煤機(jī)平滑靴抬高，人為改變工作面因俯角大的問(wèn)題而造成的斷齒現(xiàn)象，效果比較明顯，且此方法已廣泛應(yīng)用在清水營(yíng)煤礦及棗泉煤礦，效果都比較明顯，齒軌輪的壽命幾乎能達(dá)到3個(gè)月。

6 具體解決措施

經(jīng)過(guò)以上的分析和研究，要解決采煤機(jī)行走部齒軌輪在生產(chǎn)過(guò)程中斷齒現(xiàn)象必須采取以下防范措施。

（1）綜采工作面刮板輸送機(jī)銷排材料無(wú)論采用鍛造或者鑄造工藝，都必須確保制造精度滿足技術(shù)要求，刮板輸送機(jī)在工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留銷排水平竄動(dòng)余量，在井下安裝時(shí)必須進(jìn)行銷排水平竄動(dòng)余量校驗(yàn)工作。

（2）在制造設(shè)計(jì)時(shí)采煤機(jī)行走部導(dǎo)向滑靴縱橫兩個(gè)方向上的間隙必須保證，在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程定期對(duì)采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴和平滑靴進(jìn)行磨損量測(cè)定，達(dá)到一定磨損量時(shí)，必須安排及時(shí)更換。

（3）在材料選擇上應(yīng)對(duì)采煤機(jī)齒軌輪進(jìn)行材料對(duì)比分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)采煤機(jī)齒軌輪關(guān)鍵部位的材料強(qiáng)度。

（4）在生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格操作規(guī)程操作設(shè)備在機(jī)尾斜切進(jìn)刀做機(jī)窩時(shí)，必須保證做機(jī)窩及斜切進(jìn)刀的長(zhǎng)度。

（5）加強(qiáng)采煤工作面的采場(chǎng)管理和采煤機(jī)的正規(guī)操作。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)綜采工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，證明MG650/1660C-WD采煤機(jī)經(jīng)過(guò)預(yù)防改進(jìn)措施后，MG650/1660C-WD采煤機(jī)齒軌輪的磨損速度和斷齒率大大降低，縮短了更換采煤機(jī)磨損失效齒軌輪的周期，節(jié)約了設(shè)備檢修時(shí)間，同時(shí)減少了因此而引發(fā)的采煤機(jī)機(jī)械故障率，提高了設(shè)備有效生產(chǎn)時(shí)間，并取得明顯經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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