礦井提升絞車導(dǎo)繩輪分體式軸套修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

郝 靜，張紅霞

（兗礦東華重工煤機(jī)裝備制造分公司，山東 鄒城 273500）

0 引言

目前大型提升絞車導(dǎo)繩輪廣泛應(yīng)用于低速、沖擊力大、密封性能差的煤礦井筒提升設(shè)備上，然而我國許多礦井導(dǎo)繩輪在運(yùn)行一段時(shí)間后經(jīng)常出現(xiàn)偏擺超限和異常響聲等情況，即使及時(shí)更換了導(dǎo)繩輪軸套等關(guān)鍵配件后運(yùn)行一段時(shí)間依然出現(xiàn)偏擺現(xiàn)象，對(duì)礦井提升構(gòu)成嚴(yán)重危害。2011年5月濟(jì)寧二號(hào)煤礦主井導(dǎo)繩輪出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)繩輪在運(yùn)行過程中有明顯的偏擺，東側(cè)1號(hào)導(dǎo)繩輪偏擺超限，運(yùn)行時(shí)有異常響聲，對(duì)礦井提升構(gòu)成嚴(yán)重危害。曾多次組織人員維修沒有得到根本解決。2011年6月4日，濟(jì)寧二號(hào)井煤礦新?lián)Q主井導(dǎo)繩輪再次出現(xiàn)異常情況，集團(tuán)公司組織機(jī)電部、礦方及相關(guān)廠家進(jìn)行診斷。會(huì)上決議由我廠對(duì)1號(hào)導(dǎo)繩輪進(jìn)行解體分析、測(cè)繪及相關(guān)零部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)、加工裝配等工作。我廠根據(jù)拆解工作，診斷出導(dǎo)繩輪偏擺超限的原因在于軸襯套及襯套與輪軸磨損嚴(yán)重，新?lián)Q導(dǎo)繩輪軸襯套及襯套與原輪軸間隙過大。原導(dǎo)繩輪軸總長2 550 mm,中間軸徑為φ330 mm（0，-0.036）（此處安裝導(dǎo)繩輪），兩端軸徑分別為φ390、360 mm結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)軸徑尺寸，導(dǎo)繩輪的各零部件需要采用剖分結(jié)構(gòu)。分體式軸套安裝時(shí)要求與輪轂和軸徑的間隙十分嚴(yán)格，兩半軸套裝配后若有0.2 mm或以上的間隙，則會(huì)使得軸套與軸徑間的接觸面減少，造成軸套的快速磨損，從而導(dǎo)致導(dǎo)向輪偏擺現(xiàn)象的產(chǎn)生。通過多次對(duì)二號(hào)井礦井提升絞車異常導(dǎo)繩輪進(jìn)行解體、測(cè)繪、分析等一系列工作，發(fā)現(xiàn)軸套與輪軸磨損嚴(yán)重、之間間隙過大是造成導(dǎo)繩輪偏擺超限的根本原因。而解決以上問題的根本途徑是加工一種分體式整圓零間隙軸套。由于普通軸套加工技術(shù)已經(jīng)成熟，但分體式軸套整圓零間隙加工技術(shù)，目前國內(nèi)還沒有成功實(shí)施的例子。

1 拆解實(shí)施過程

1.1 導(dǎo)繩輪拆檢、測(cè)繪

為保證能順利修復(fù)二號(hào)井導(dǎo)繩輪，將運(yùn)到我廠的導(dǎo)繩輪進(jìn)行了拆檢。拆卸前對(duì)導(dǎo)繩輪進(jìn)行了編號(hào)，即從活動(dòng)輪側(cè)開始，以阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)（1-6號(hào)）。根據(jù)拆檢情況和對(duì)軸、輪轂各裝配處仔細(xì)地測(cè)量，我們對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的記錄。為順利生產(chǎn)軸襯套、襯套、輪轂做好準(zhǔn)備。

1.2 導(dǎo)繩輪修復(fù)方案確定

根據(jù)對(duì)導(dǎo)繩輪的拆檢、測(cè)繪情況，用三維軟件校核了襯套與軸徑間隙對(duì)繩槽徑向跳動(dòng)及軸向跳動(dòng)量影響量，最終確定了修復(fù)方案。確定了導(dǎo)繩輪修復(fù)工作內(nèi)容、修復(fù)裝配順序及步驟和軸襯套、襯套加工工藝等工作指導(dǎo)明細(xì)。

2 技術(shù)研究內(nèi)容

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了保證導(dǎo)繩輪設(shè)計(jì)的合理性，在三維模擬中發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)輪轂與軸套之間鍵槽的位置設(shè)計(jì)不合理，因此對(duì)導(dǎo)繩輪的軸套、輪轂分別進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，輪轂鍵槽位置由原來偏75°（與水平）優(yōu)化為90°，有效地避免了輪轂與軸套之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問題。

2.2 工藝研究

由于軸套與軸徑配合間隙要求嚴(yán)格，分成上下兩半的軸套，制造過程中如何實(shí)現(xiàn)剖分面零間隙組對(duì)，以延長導(dǎo)繩輪的使用壽命，成為重點(diǎn)技術(shù)難點(diǎn)。

針對(duì)該技術(shù)難題，對(duì)導(dǎo)繩輪軸套制造工藝、工裝進(jìn)行了專題研究，并結(jié)合廠設(shè)備能力，設(shè)計(jì)合理的加工工藝，制作了一系列加工軸套和裝配繩輪的工裝，從而為導(dǎo)繩輪優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造的成功提供了保證。

結(jié)合多年的加工經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合設(shè)計(jì)人員、工藝設(shè)計(jì)人員、現(xiàn)場(chǎng)間技師等相關(guān)人員，在不影響設(shè)計(jì)性能的情況下，反復(fù)優(yōu)化加工工藝，其中制定了以下工藝在不影響設(shè)計(jì)性能的情況下，制定出工藝：

1）對(duì)軸套毛坯先進(jìn)行粗加工，其中內(nèi)孔、輪槽及各端面單邊各預(yù)留3 mm的精加工余量。

2）用線切割的方法對(duì)粗加工后的軸套對(duì)半剖分，并對(duì)剖分后的軸套進(jìn)行組別標(biāo)識(shí)。

3）對(duì)軸套的剖分面進(jìn)行銑削精加工，保證剖分面處于同一平面內(nèi)（加工量為0.3 mm）。

4）根據(jù)軸套的組別標(biāo)識(shí)，將其與車夾具一（見圖1）裝配固定在一起，并用0.02 mm的塞尺檢驗(yàn)軸套剖分面之間的間隙；半精車軸套的內(nèi)徑、輪槽（預(yù)留出1 mm的精加工余量）。

5）在車床上對(duì)車夾具一（見圖1）和軸套組件進(jìn)行二次找正。

6）精車軸套的內(nèi)孔、輪槽至設(shè)計(jì)要求尺寸，并對(duì)相應(yīng)尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。

7）將車夾具二（見圖2）和車夾具一、軸套組件裝配在一起，緊固后拆下車夾具一；用四爪卡盤裝卡車夾具二，在車床上找正。

8）精車軸套的外圓、兩端面，保證設(shè)計(jì)要求。

2.3 工裝設(shè)計(jì)制作

工裝在加工過程中能起到快速定位、加工方便、尺寸精準(zhǔn)、加工效率高的優(yōu)點(diǎn)，為此，我們根據(jù)調(diào)研情況以加工經(jīng)驗(yàn)制定出了一系列加工工裝，并合理設(shè)計(jì)出加工軸襯套和襯套的車夾具一和車夾具二，實(shí)現(xiàn)了軸襯套、襯套零縫隙組對(duì)成為一個(gè)整圓的難題。

3 創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)

3.1 創(chuàng)新點(diǎn)

1）在不影響傳遞扭矩的情況下，將輪轂、軸套上的鍵槽位置由原來偏75°（與水平）改進(jìn)設(shè)計(jì)為90°，有效地避免了軸套與輪轂之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問題。

2）整圓加工，零間隙組對(duì)，增大了軸套與軸的接觸面積，減少了軸套與軸的磨損，解決了導(dǎo)繩輪偏擺超限問題。

3.2 項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平

1）導(dǎo)繩輪無偏擺超限現(xiàn)象，運(yùn)行時(shí)無異常響聲。

2）繩槽徑向跳動(dòng)及軸向跳動(dòng)均小于1.5 mm。

3）導(dǎo)繩輪安裝時(shí)，軸線水平度不大于0.2 mm/m。

4）裝配后5個(gè)活動(dòng)輪在軸上轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，固定輪連同軸一起空轉(zhuǎn)靈活，沒有卡阻現(xiàn)象。

4 實(shí)際應(yīng)用效果

本剖分面整圓零間隙加工技術(shù)于2011年11月成功應(yīng)用在濟(jì)寧二號(hào)井主井提升絞車導(dǎo)向輪軸套加工上，解決了導(dǎo)繩輪長期偏擺超限和異常響聲現(xiàn)象，運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)功能正常。修復(fù)后的導(dǎo)繩輪能達(dá)到以下技術(shù)水平：

1）導(dǎo)繩輪無偏擺超限現(xiàn)象，運(yùn)行時(shí)無異常響聲。

2）繩槽徑向跳動(dòng)及軸向跳動(dòng)均小于1.5mm。

3）導(dǎo)繩輪安裝，軸線水平度不大于0.2mm/m。

4）裝配后5個(gè)活動(dòng)天輪在軸上轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，固定輪連同軸一起空轉(zhuǎn)靈活，沒有卡阻現(xiàn)象。

經(jīng)過本項(xiàng)目研究整圓加工的組對(duì)后0間隙剖分式軸襯套，性能優(yōu)良，滿足了安裝要求嚴(yán)格的剖分式導(dǎo)繩輪，提高了我廠生產(chǎn)加工的整體水平，同時(shí)提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭力。

經(jīng)過設(shè)備實(shí)際運(yùn)行，礦方認(rèn)為導(dǎo)繩輪改進(jìn)設(shè)計(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，該技術(shù)提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性，能夠滿足煤礦井下生產(chǎn)要求，其技術(shù)指標(biāo)和性能達(dá)到了用戶的要求。

5 結(jié)論

剖分面零間隙組對(duì)加工技術(shù)，通過設(shè)計(jì)制作合理的工藝及工裝方法，實(shí)現(xiàn)了零間隙整圓組對(duì)，性能優(yōu)越。組裝后的礦井提升絞車導(dǎo)繩輪具有較高的可靠性、運(yùn)行的穩(wěn)定性以及良好的適用性。通過對(duì)剖分面零間隙組對(duì)加工產(chǎn)品工藝的開發(fā)研制，使我公司加工工藝、產(chǎn)品研發(fā)和制造水平有很大地提升。為我公司今后同類產(chǎn)品加工和制造提供了技術(shù)支持和工藝保障，同時(shí)為今后礦區(qū)天輪、繩輪的高標(biāo)準(zhǔn)修理及礦井的安全生產(chǎn)奠定的基礎(chǔ)。