煤礦用皮帶機減速機斷軸分析及改進措施

王 飛

（山西汾西礦業(yè)集團柳灣煤礦， 山西 孝義 032303）

引言

煤礦用皮帶運輸機結(jié)構(gòu)簡單，部件標(biāo)準(zhǔn)化，便于維修，而且輸送量較大，因而在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。皮帶運輸機一旦出現(xiàn)故障，就會直接影響煤炭開采，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率降低。在礦用皮帶機各類故障中，減速機輸入軸斷裂是最為常見的也是比較嚴(yán)重的一種設(shè)備事故。導(dǎo)致皮帶減速機輸入軸斷裂的原因多且復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合實際情況深入分析，綜合考量設(shè)備設(shè)計制造、井下安裝以及應(yīng)用實踐等多方因素，切實探查斷軸的具體因素，才能給出切實有效的改進方案。

1 煤礦用皮帶機減速機斷軸原因

煤礦運輸設(shè)備作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，具有承載力強、運量大、運輸距離長等諸多優(yōu)點。煤礦用皮帶機是煤炭開采生產(chǎn)環(huán)節(jié)常用的一種設(shè)備，其經(jīng)常出現(xiàn)減速機斷軸問題，需要檢修人員深入研究分析。只有及時解決皮帶機減速機斷軸難題，才能保障煤礦正常生產(chǎn)。礦用皮帶機電機與減速機連接示意圖，如圖1 所示[1]。

圖1 礦用皮帶機電機與減速機連接示意

1）一般原因。通常情況下，垂直軸布置減速機的高速軸端，往往存在陸續(xù)斷軸或單一輸送機上數(shù)臺減速機斷軸的情況，斷軸部位茬口通常較為整齊，而且斷面與軸的長度方向相垂直，此類現(xiàn)象通常出現(xiàn)在井下。

2）外部原因。導(dǎo)致減速機斷軸的外部原因通常包括如下幾點：減速機固定不佳引起高速軸斷裂；減速機承載性能偏低；聯(lián)軸器與制動輪之間動平衡效果不佳；同心度偏差較高。操作過程中減速機檔位選擇錯誤同樣會引起減速機斷軸，因為減速機使用功率大于額定功率的情況下會導(dǎo)致減速機處于非正常工作狀態(tài)，造成高速軸斷裂，此種情況下減速機運行安全系數(shù)大大降低。

3）內(nèi)部原因。導(dǎo)致減速機斷軸的內(nèi)部原因主要包括分為如下幾點：設(shè)計時減速機軸斷裂部位應(yīng)力值偏高；高速軸軸肩部位過度圓角偏??；熱處理質(zhì)量不符合設(shè)計要求；硬度分布失衡，不夠均勻；高速軸選材不符合規(guī)格。減速機斷軸的內(nèi)部原因可總結(jié)為前期設(shè)計問題和高速軸質(zhì)量因素。設(shè)計不合理一般是指轉(zhuǎn)速軸彎扭組合應(yīng)力高于軸安全應(yīng)力的設(shè)計許可值，而高速軸質(zhì)量因素則以材料選擇不當(dāng)、不符合設(shè)計規(guī)格為主。因為礦用皮帶機作業(yè)環(huán)境惡劣，工作強度極高，減速機高速軸不僅要堅固耐用，還應(yīng)具有相應(yīng)的熱傳導(dǎo)性能和較高的摩擦力，選材也應(yīng)滿足以上要求。一旦選材出現(xiàn)失誤或者操作疏忽，都可能引起減速機斷軸故障[2-3]。

2 煤礦用皮帶機減速機斷軸故障的改進措施

1）合理選擇減速機。作為高危高壓生產(chǎn)行業(yè)，煤礦生產(chǎn)對設(shè)備質(zhì)量要求極為嚴(yán)苛，因此應(yīng)合理選用設(shè)備器械。建議選用正規(guī)廠家提供的皮帶機減速機，以保證設(shè)備質(zhì)量，提供維修保障。一旦出現(xiàn)煤礦企業(yè)技術(shù)人員難以處理的機械故障，可由正規(guī)廠家提供技術(shù)咨詢或派出技術(shù)專家負責(zé)解決設(shè)備故障。所以選擇正規(guī)、合格機械設(shè)備是煤礦企業(yè)順利開展生產(chǎn)工作的前提和基礎(chǔ)，也是保障井下作業(yè)安全的必要措施。

2）嚴(yán)格、規(guī)范安裝皮帶機減速機。安裝減速機時應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程，切實提高安裝精度。在安裝減速機以及電機連接找正等安裝作業(yè)中，建議通過激光對中儀、百分表等先進儀器來找正，精確控制電機和皮帶機減速機之間的連接精度，確保其不超過標(biāo)準(zhǔn)范圍。一般情況下，皮帶機減速機和電機軸之間的同心度偏差不超過0.1 mm。此外還應(yīng)盡量避免非必要的設(shè)備啟動情況，尤其是頻繁重載啟動。此外還應(yīng)注意調(diào)整液力耦合器的安裝方法。通常情況下，液力耦合器安裝位置位于電機端，電機軸承在此種狀態(tài)下與減速機軸承一同分擔(dān)內(nèi)外部應(yīng)力，減速機輸入軸不至承受過高的受力，減速機軸和電機軸的應(yīng)用安全性得到提升[4-5]。

3）定期點檢設(shè)備并提高檢修維護力度。設(shè)備維護是煤礦生產(chǎn)中不可或缺的一項工作，良好的潤滑效果是減速機維持正常工作狀態(tài)的必要保障。根據(jù)潤滑周期為減速機關(guān)鍵部件提供潤滑維護，以免設(shè)備高速運行狀態(tài)下減速機軸承因潤滑效果不佳而出現(xiàn)故障。通常來說，減速機維護重點主要是檢查電機、高低速軸聯(lián)軸器以及減速機緊固螺栓，但是檢修過程中也要注意觀察減速機潤滑油位，油位尺上下刻度線均處于中間位置提示減速器此時處于理想工作狀態(tài)，這是檢修人員比較容易忽視的一點。檢修設(shè)備時注意觀察設(shè)備運行狀態(tài)下有無不正常振動、異常噪音等等，必要時考慮停機檢查。對于老化、受損設(shè)備應(yīng)及時更換。

4）注意調(diào)試減速機運轉(zhuǎn)功率。通常情況下額定功率超出電機功率的1.5倍，要想有效降低減速機斷軸事故發(fā)生率，首先要使減速機運轉(zhuǎn)功率不超過額定功率。通過分析減速機斷軸的原因得知，運轉(zhuǎn)功率長時間高于額定功率是導(dǎo)致減速機斷軸的一個重要因素?？紤]到生產(chǎn)安全因素，建議由專人負責(zé)監(jiān)控減速機工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時予以處理。

5）加強監(jiān)管，提高設(shè)備管理水平。煤礦企業(yè)必須加強機械設(shè)備管理，完善企業(yè)設(shè)備管理體系，采用科學(xué)管理和維護方法延長設(shè)備使用年限。減速機是井下運輸作業(yè)的重要設(shè)備，檢修人員應(yīng)定期開展減速機日常維護以及檢修工作，管理人員也應(yīng)加強監(jiān)督，盡量避免操作失誤等人為因素引起的減速機故障，避免不當(dāng)操作影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。同時，設(shè)備長時間運行會產(chǎn)生大量熱量，也容易摩擦損耗，所以高負荷運轉(zhuǎn)會影響設(shè)備使用效果，應(yīng)盡量避免這一問題。建議煤礦企業(yè)加強生產(chǎn)人員培訓(xùn)，從整體上提升一線操作人員專業(yè)水平，使之科學(xué)、合理操作皮帶機減速機[6]。

3 結(jié)語

煤礦井下皮帶運輸機結(jié)構(gòu)簡單，工作原理易懂，操作維修都比較方便，因而得到普遍應(yīng)用。然而皮帶運輸機在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)減速機斷軸事故，導(dǎo)致開采中斷，生產(chǎn)效率降低，給煤礦井下生產(chǎn)帶來諸多困擾，同時也對井下安全生產(chǎn)產(chǎn)生負面影響。因此，檢修人員應(yīng)切實掌握減速機斷軸的相關(guān)原因，積極采取相應(yīng)的處理措施，保障皮帶機正常運轉(zhuǎn)和煤礦井下開采作業(yè)有序進行。

[1]張應(yīng)紅，李聰，景暉，等.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的礦用皮帶機滾動軸承故障診斷[J].機床與液壓，2014（3）：180-183.

[2]孟凡瑞，王亮.礦用皮帶機變頻電控系統(tǒng)在新查莊煤礦的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2012（1）：165-166.

[3]汪璐.礦用皮帶機跑偏原因及調(diào)整方法探討[J].城市建設(shè)理論研究，2013（15）：27

[4]李偉.QJR礦用隔爆兼本安型軟起動裝置在下運皮帶機的首次應(yīng)用[J].中國科技博覽，2012（28）：23-23.

[5]趙龍陽，劉凱.一種基于CC-Link的礦用皮帶機集群控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J].中國科技縱橫，2012（15）：2-3.

[6]劉冬冬，潘娟.礦用膠帶運輸機打滑保護裝置的改進設(shè)計[J].能源技術(shù)與管理，2015（1）：117-118.