WK—55電鏟提升滾筒故障原因及修復方案

王兵兵

摘要：本文主要闡述電鏟隨著使用年限的增加，設(shè)備均存在不同程度提升滾筒軸損傷，針對這些常見故障及成因進行了較為詳細地分析探討，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工作實踐經(jīng)驗，對電鏟常見故障的診斷方法進行了探討，提出了電鏟常見故障的感官診斷方法，對電鏟提升滾筒的修復技術(shù)以及應(yīng)用做了分析，包括滾筒損壞原因及修復方案，最后對電鏟的保養(yǎng)維護進行了簡要的闡述。此方法可應(yīng)用于多種電鏟提升滾筒上。

關(guān)鍵詞：WK-55電鏟；提升滾筒故障原因；修復方案

1.前言

電鏟是露天煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中的重要設(shè)備，擔負著黑岱溝露天煤礦土巖剝離的重任。電鏟同時也是目前我國露天煤礦采掘作業(yè)的主力設(shè)備之一，在露天煤礦采掘系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。由于電鏟的作業(yè)環(huán)境十分惡劣，電鏟各機構(gòu)在作業(yè)過程中，受到的載荷沖擊也復雜多變，導致提升、推壓、回轉(zhuǎn)及行走等機構(gòu)容易發(fā)生故障，對電鏟作業(yè)的安全可靠造成較大的影響。因此，在電鏟作業(yè)過程中，對其常見故障進行及時的診斷，并在日常進行必要的維護保養(yǎng)，可以在一定程度上延長電鏟的使用壽命，保證電鏟作業(yè)的穩(wěn)定性，進而提高其生產(chǎn)效率。

2.WK-55電鏟提升滾筒結(jié)構(gòu)

WK-55電鏟是露天煤礦開采和剝離的主要設(shè)備之一。它在露天礦的日常生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。如果設(shè)備出現(xiàn)故障尤其是長期故障，造成相應(yīng)的損失會非常大。在電鏟的操作過程中，提升機構(gòu)起著非常重要的作用，同時也是非常重要的傳動機構(gòu)。提升滾筒運行過程中，起動和制動頻繁，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)頻繁交替進行，重負荷，電壓波動大等惡劣情況下長期運行，且自然環(huán)境變化較大，生產(chǎn)過程中在長時間高負荷運行，導致變速箱和軸等機械部件發(fā)生故障。

2.1結(jié)構(gòu)

WK-55型電鏟的提升機構(gòu)是驅(qū)動鏟斗進行挖掘作業(yè)的主要傳動機構(gòu)。滾筒上的提升鋼絲繩用于牽引鏟斗上下移動，提升機構(gòu)示意圖如圖1所示。提升機構(gòu)采用雙電機并聯(lián)傳動，鉸接在回轉(zhuǎn)平臺上，并縱向設(shè)置在回轉(zhuǎn)平臺上，以平衡負載。雙提升電機驅(qū)動系統(tǒng)平衡變速器齒輪的負載，并減少快速正向和反向旋轉(zhuǎn)引起的機械慣性，增加了齒輪的使用壽命。提升機構(gòu)主要由提升電機底座、提升電機、聯(lián)軸器、輸入軸、提升齒輪箱、滾筒裝置、制動器和起升鋼絲繩等組成。提升機構(gòu)采用兩級硬化正齒輪傳動，第一階段采用圓柱斜齒輪傳動，第二階段是圓柱形正齒輪傳動，它是一款具有雙輸入和單輸出的并行傳輸系統(tǒng)。

3.主要機構(gòu)的常見故障及提升滾筒故障原因分析

從斷裂后的斷裂失效現(xiàn)象來看，更符合疲勞損傷斷裂特征，晶粒細小斷裂，均勻，無明顯制造加工缺陷，如夾雜物，氣孔和表面碰撞刮傷等條件。在生產(chǎn)過程與制造廠商比較后，滾筒軸在設(shè)計，制造和安裝方面嚴格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)標準和國家標準。軸材料，探傷，性能和加工也完全符合其圖紙，標準和工藝規(guī)范的要求。

3.1滾筒軸（如圖2）是鏟斗升降作業(yè)的核心受力件，容易發(fā)生疲勞破壞，卷筒軸與卷筒齒輪過盈聯(lián)接處在工作一段時間后發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，是卷筒軸與卷筒齒輪過盈聯(lián)接遭到破壞，磨損劇烈，震動加劇，嚴重時卷筒軸甚至斷裂。

3.2聯(lián)軸器也稱為成對的輪子（電機對輪，成對墊，成對螺釘和減速機側(cè)到輪）是將電機軸直接連接到旋轉(zhuǎn)軸的裝置，它可以減弱扭矩并使傳輸平穩(wěn)。輪子中間有五個硬橡膠墊，如果螺釘損壞或螺釘松動，就會造成硬橡膠被損壞。

3.3提升鋼絲繩是提升機構(gòu)的重要組成部分。在使用鋼絲繩時，由于磨損或過度的力，會出現(xiàn)斷股，斷絲和直徑縮小的現(xiàn)象。損壞的程度和承載能力與設(shè)備和人身安全直接相關(guān)，所以根據(jù)實際情況及時更換。

3.4提升減速箱是用于提升結(jié)構(gòu)的傳動減速系統(tǒng)。工作條件差，維護性差，設(shè)備運行過程中容易出現(xiàn)齒輪磨損，齒輪磨損過度和軸承發(fā)熱。

3.5制動裝置應(yīng)保證提升機構(gòu)的正常運行，并應(yīng)可靠。如果制動裝置太大或太小，會影響機構(gòu)的正常運動，制動盤在工作過程中逐漸磨損，當磨損值超過原厚度的一半時，必須進行更換以確保制動裝置靈敏，可靠，有效，電磁閥易于吸收，并且氣體分配閥被阻塞，出現(xiàn)制動器不能打開的故障現(xiàn)象。

3.6疲勞斷裂。WK-55電鏟已經(jīng)滿負荷運轉(zhuǎn)，累計工作時間長。經(jīng)過數(shù)年的長期高溫低溫，重載超載，頻繁碰撞等不利的露天作業(yè)環(huán)境和條件。而且提升滾筒作業(yè)過程中，其自身特點是頻繁啟動和制動，頻繁發(fā)生正向和反向旋轉(zhuǎn)，工作過程中承受著巨大的交變負荷，加上長期運行下露天礦的固有特性和大電壓波動等多種不良因素的影響，導致了滾筒面板和輻條，腹板和軸等微損傷，微損傷在主力處形成并逐漸膨脹直至軸斷裂，這應(yīng)該是導致滾筒損壞的主要原因。

3.7地質(zhì)條件惡劣導致裂縫。在黑岱溝露天煤礦中，現(xiàn)有四臺WK55挖掘機，在遇有自然環(huán)境特殊的情況下，比如拉底、硬巖、土層中夾有矸石等，作業(yè)過程中會對提升機構(gòu)造成更大的沖擊。

3.8駕駛員因操作不當導致故障。操作設(shè)置在駕駛座扶手上的提升主令控制器和安裝在控制臺上的提升行走轉(zhuǎn)換按鈕，以及用于提升制動器的釋放制動按鈕和保持制動按鈕上共同完成鏟斗的升降控制。在挖掘工作中，駕駛員很容易忽視提升/下放控制器返回到零位對提升機構(gòu)造成損壞的事實。規(guī)范行為應(yīng)當是：當提升動作向下移動時，主控制器應(yīng)先從提升方向移動到中間位置零位，然后向下推主控制器，避免滾動軸承受到較大的反轉(zhuǎn)。強制，長期不規(guī)范的操作，會縮短滾筒的使用壽命。

3.9設(shè)計缺陷導致滾筒及減速箱損壞。不同的地質(zhì)條件，操作環(huán)境，操作人員習慣和熟練程度，以及與設(shè)備的合作都會對設(shè)備提出不同的要求。對于黑岱溝露天煤礦WK-55電鏟的提升系統(tǒng)，應(yīng)該在經(jīng)常出現(xiàn)開啟和折斷的地方改變設(shè)計。根據(jù)力學原理，從滾筒軸力的角度看，強化點的強度得到加強。

4.修復方案及注意事項

“耳聽、眼觀、鼻聞、手摸”法在長期的生產(chǎn)實踐過程中，經(jīng)過前輩們探索，探索出一套行之有效地診斷方法，即“耳聽、眼觀、耳聞、手摸”，它直接簡捷，可及時發(fā)現(xiàn)故障，預防事故發(fā)生，減少檢修時間，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐?！癢K-55電鏟的提升軸由于體積大，質(zhì)量好，同軸度要求非常高。技術(shù)人員和設(shè)備生產(chǎn)線設(shè)備管理人員應(yīng)全權(quán)負責電鏟的管理。首先，我們必須嚴格要求電鏟司機遵守操作規(guī)程，安全防范措施和各種規(guī)章制度。在操作電鏟前，仔細了解電鏟的技術(shù)要點和參數(shù)，知道它是什么，并與其他人員進行交流和溝通。只有充分認識電鏟的基本情況和基本性能。學習好的管理方法，各種不同的模式還必須結(jié)合實際情況來確定，不能千篇一律，如零件更換時間和原產(chǎn)地，設(shè)備運行時間，故障時間，有哪些故障，檢查中發(fā)現(xiàn)的問題以及如何處理，這些都可以用作電鏟的管理，操作和維護基礎(chǔ)。

4.1修復方案

WK-55電鏟提升滾筒和連接軸均為鍛件。最好的解決方案是重新制造腹板，法蘭和滾筒軸，更換法蘭，軸并焊接新的腹板，最后消除應(yīng)力。從滾筒和腹板上取下原有的軸，并從滾筒上取下腹板和凸緣。返修鍛造軸和法蘭。軸，法蘭和輪輻之間的配合方式是過盈配合。輻條和法蘭被加熱和焊接。檢測到冷卻后，外輪輻安裝在滾筒上并進行加熱和焊接。冷卻后，檢測到缺陷。在修理過程中，裝配焊接工藝要求非常嚴格。選擇鍛件和鋼板時，必須事先檢查并檢查缺陷。在焊接之前，需要將整個焊接區(qū)域預熱到一定溫度，并且在整個焊接過程中溫度波動不能過大。焊接后，通過外包絕緣層實現(xiàn)緩慢冷卻。每個焊縫都有磁性缺陷以確保沒有裂紋。

4.2修復要求及工藝過程

滾筒軸是通過滾筒兩端的長軸，滾筒的一部分，大端（破碎端）為Φ410mm，小端為Φ380mm，干涉量為0.163？0.272。修理時，破損的軸只能通過機械加工去除。修復過程如下：

4.2.1首先檢查機器，確認過程參考和感光鼓現(xiàn)在變形。做一個記錄。需要時，過程參考將在適當?shù)奈恢锰幚怼?/p>

4.2.2拆下Φ380mm軸端蓋，軸承，墊圈，墊片和其他部件。做好對齊齒輪和滾筒的位置，取下螺栓和螺母，并取下齒輪。采取保護性拆卸措施，盡量不要損壞部件。修剪拋光齒輪防護裝置的密封件上的劃痕。

4.2.3通過切割將Φ380mm軸端的外露軸直徑切開。

4.2.4使用鏜床鉆出并移除Φ380mm軸端板外殼孔中的剩余軸直徑。在加工過程中，應(yīng)嚴格按照加工標準對齊，壓平和滾壓，不得損壞軸承座孔，并記錄和記錄孔的實際尺寸公差。

4.2.5向上轉(zhuǎn)動滾輪裝置的軸，切割Φ410mm軸端板，抬起板和剩余軸。

4.2.6按照工藝標準對準和調(diào)平材料，并對新焊接鋼板的內(nèi)圓端進行加工。注意將原始端孔直徑增加6mm，并去除原焊接造成的熱影響區(qū)域。

4.2.7新軸承座和腹板的準備和焊接。采用振動老化法消除焊接應(yīng)力，檢查焊縫，符合圖紙要求。

4.2.8在鉆孔機中，必須嚴格按照工藝標準加工軸承箱中要焊接的孔，以對齊，平整和圓化圓。確保殼體孔的同心度與未放置的端部相同。

4.2.9新軸加工完成后，將其在加熱爐中加熱至180°C，保溫10小時，然后取出并安裝以提起新軸。按照原始位置標記齒輪，并擰緊螺栓和螺母。

4.2.10檢測車床兩端的車床和車床加工參考處的滾筒上的同心度。

4.3焊接注意事項

4.3.1底層的焊接必須確保根部的穿透。當覆蓋表面時，有必要控制焊縫以防止咬邊并確保焊縫的質(zhì)量。

4.3.2堆焊后應(yīng)用打孔機清理焊渣，用角磨機將濺在表面的鐵渣打磨光滑。

4.3.3整個焊接過程應(yīng)使用測溫槍測量焊縫和夾層的溫度，并保持溫度在204℃以上。

4.3.4焊后檢查。焊接完成后，溫度降至室溫。在焊接之后，執(zhí)行磁粉檢查以確保整個焊縫沒有缺陷。

在經(jīng)營過程中，積極推進“穩(wěn)健啟動，緩慢加強，平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)”等先進的運營方式。加強設(shè)備的日常維護，確保換班后進行班前檢查。整改和及時整改存在隱患，及時排除故障。加強操作技能培訓和責任教育，樹立歸屬感。技術(shù)人員和設(shè)備管理人員應(yīng)加強對設(shè)備的監(jiān)督檢查。積極引進先進的檢測手段，堅持維護與現(xiàn)代技術(shù)和設(shè)備引進相結(jié)合的原則，提高設(shè)備的診斷水平。設(shè)備管理人員將加強對設(shè)備維護過程中維護人員的監(jiān)督，確保設(shè)備維護質(zhì)量。

5.結(jié)束語

總而言之本次改造成本小、時間快，電鏟迅速恢復生產(chǎn)，保證了緊張的生產(chǎn)任務(wù)能夠有序進行。

參考文獻：

[1]尚光德.WK挖掘機卷筒軸疲勞破壞分析及措施[J].礦山機械，2016（6）.

[2]徐躍峰，等.WK電鏟常見故障分析[J].設(shè)備管理與維修，2016（7）.