淺析WK-35電鏟減速箱故障及預(yù)防措施

摘要：簡述了WK-35電鏟減速箱的基本構(gòu)造以及工作原理，結(jié)合神華北電勝利能源有限公司勝利露天煤礦近年的維修故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對減速箱各個(gè)配件發(fā)生的故障情況進(jìn)行了分析，并提出了有針對性的改進(jìn)措施，可以有效降低故障發(fā)生頻率。

關(guān)鍵詞：電鏟;減速箱;故障;改進(jìn);維修

中圖分類號：TD422 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ?文章編號：1671-0797（2022）02-0032-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.02.009

1 ? ?WK-35電鏟及其主要傳動機(jī)構(gòu)簡介

WK-35電鏟為我司目前主要使用的挖掘設(shè)備，其能夠與載重量172～263 t的礦用自卸汽車配套，適用于年產(chǎn)量在1 500萬t以上的大型露天礦的巖石剝離和物料采裝作業(yè)。WK-35電鏟主要由鏟斗、斗桿、起重臂與推壓機(jī)構(gòu)、開斗機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)等組成，其中，推壓機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及行走機(jī)構(gòu)均通過減速齒輪傳遞動力。

行走機(jī)構(gòu)采用左、右履帶單獨(dú)驅(qū)動的方式[1]，行走減速機(jī)采用硬齒面圓柱齒輪傳動加二級行星齒輪傳動，其第一級行星傳動件可與回轉(zhuǎn)一級行星齒輪傳動件完全互換。驅(qū)動輪、張緊輪、支重輪等采用合金鋼或高錳鋼鑄件或鍛件，履帶板采用高錳鋼鑄件。其工作特點(diǎn)是使用頻率低，行走距離短，實(shí)際使用過程中受到的沖擊荷載較小，因此故障率相對較低。

推壓減速箱屬于二級減速機(jī)構(gòu)[2]，工作原理是推壓電機(jī)通過聯(lián)組膠帶驅(qū)動減速機(jī)，減速機(jī)內(nèi)部的二級減速傳動把驅(qū)動力傳給推壓軸和小齒輪，推壓軸上的小齒輪和斗桿上的齒條嚙合，再通過鞍座帶動斗桿做前伸或后縮運(yùn)動。鞍座承受斗桿傳遞的荷載并控制斗桿的運(yùn)動方向。

回轉(zhuǎn)減速箱是一級直齒輪傳動和一級行星齒輪傳動的立式減速機(jī)，其通過定位支口、定位銷螺栓等安裝在中部平臺上部，并在與平臺的連接面上焊接有擋塊，防止回轉(zhuǎn)過程中減速機(jī)左右擺動而剪斷連接螺栓及定位銷。

提升機(jī)構(gòu)的減速箱通過銷與焊接在回轉(zhuǎn)平臺上的支架連接，后面的銷軸比前面的銷軸稍微大一些，兩個(gè)銷軸不能互換，前后兩個(gè)銷軸穿入支架上的襯套中。每套提升減速箱均包括兩個(gè)中間齒輪軸組件，每個(gè)中間齒輪軸同時(shí)從兩面給鏟斗傳遞動力。中間齒輪軸的作用是降低一級減速軸傳遞的速度，并將其傳遞給提升卷筒軸。一級減速齒輪與中間齒輪軸是鍵聯(lián)合，中間齒輪軸與裝在提升卷筒軸上的二級減速齒輪花鍵嚙合。

2 ? ?歷年電鏟減速箱故障情況分析

通過表1的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，推壓減速箱、提升減速箱以及回轉(zhuǎn)減速箱均出現(xiàn)過軸斷裂的故障，而行走減速箱僅出現(xiàn)過軸承損壞、減速機(jī)漏油的故障，其原因?yàn)殡婄P行走減速箱使用頻率較低，相對而言，在電鏟工作過程中使用頻率較高的回轉(zhuǎn)減速箱以及提升減速箱，其內(nèi)部軸體發(fā)生斷裂的頻率明顯高于其他減速箱。

結(jié)合表1分析可知，造成減速箱故障的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）配件質(zhì)量，例如軸的材質(zhì)。

以推壓減速箱為例，推壓減速箱中的推壓一軸采用的是20CrMnMo高強(qiáng)度滲碳鋼，推壓二軸采用的是20CrMnTi高強(qiáng)度滲碳鋼，其中20CrMnMo的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、許用疲勞應(yīng)力以及彈性模量分別為885 MPa、1 180 MPa、364 MPa、2.07×105 MPa，而推壓二軸的20CrMnTi的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、許用疲勞應(yīng)力以及彈性模量分別為880 MPa、1 100 MPa、350 MPa、2.07×105 MPa。經(jīng)過分析可知，推壓二軸的材質(zhì)屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及許用疲勞應(yīng)力小于推壓一軸，在使用壽命上也比推壓一軸略短一些。

（2）工作環(huán)境。

露天礦的工況條件差，工作負(fù)荷大，尤其是提升系統(tǒng)，在電鏟作業(yè)中，鏟斗的提升和下降十分頻繁，受到的沖擊和荷載復(fù)雜多變，容易發(fā)生故障。此外，連續(xù)作業(yè)會導(dǎo)致變速箱內(nèi)油溫長時(shí)間過高，工作人員無法得知軸體是否超過其疲勞強(qiáng)度，因此長時(shí)間工作易發(fā)生軸斷裂現(xiàn)象。

（3）維護(hù)與保養(yǎng)分析。

日常維護(hù)保養(yǎng)不規(guī)范，未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對變速箱進(jìn)行檢修維護(hù)，以及點(diǎn)檢不認(rèn)真、無法進(jìn)行探傷、潤滑油品未及時(shí)更換等問題，都會影響變速箱內(nèi)部零件的使用壽命。

（4）潤滑脂的變質(zhì)。

物理因素、化學(xué)因素的變質(zhì)以及水分、雜質(zhì)、有害氣體、真空度、溶劑等，都會影響到潤滑脂的密封性能、潤滑性能、抗磨損性能，進(jìn)而影響設(shè)備的正常工作。

（5）操作方面。

工作人員操作水平層次不同，未能嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，導(dǎo)致設(shè)備故障。

（6）工作人員素質(zhì)方面。

員工缺乏責(zé)任心和主人翁意識，在工作中存在不積極保護(hù)、不主動維護(hù)的心態(tài)，認(rèn)為設(shè)備損壞與自己無關(guān)。對此，應(yīng)加強(qiáng)對員工的責(zé)任心的教育培養(yǎng)，使其樹立主人翁意識，并建立完善的責(zé)任監(jiān)督制度。

3 ? ?排查方法及改進(jìn)措施

3.1 ? ?排查方法

故障排查可采用“一聽二看”的方法[3]，具體如下：

（1）聽提升發(fā)動機(jī)、電動機(jī)以及回轉(zhuǎn)電機(jī)、推壓電機(jī)等運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否正常;

（2）聽變速箱是否有異響;

（3）聽氣路是否暢通;

（4）觀察電動機(jī)、發(fā)動機(jī)整流子的光潔度以及刷架、刷窩、碳刷棒是否過度磨損;

（5）觀察聯(lián)軸器的螺絲是否松動;

（6）觀察減速箱是否存在漏油現(xiàn)象;

（7）觀察儀表溫度是否正常。

3.2 ? ?改進(jìn)措施

（1）在操作過程中，積極推行“穩(wěn)推進(jìn)、慢加勁、柔和操作、不過逆回轉(zhuǎn)”的操作規(guī)范，同時(shí)樹立“三分修理、七分維護(hù)”的維修理念[1]，培養(yǎng)員工的主人翁意識，增強(qiáng)員工的責(zé)任感。在日常維護(hù)過程中，經(jīng)常檢查易損元件的狀態(tài)并及時(shí)更換，對經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行預(yù)防性的檢查和處理，對于避免故障發(fā)生和故障擴(kuò)大有重要作用。要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間和元件疲勞程度，逐漸完善日常維護(hù)內(nèi)容，以便能更好地、有重點(diǎn)地對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，從而保證設(shè)備的出動率，延長設(shè)備使用壽命。

（2）加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)，建立嚴(yán)格的設(shè)備排查時(shí)間表。針對不同類型的設(shè)備，根據(jù)其零件更換或損壞周期，制訂具有針對性的故障排查表，同時(shí)根據(jù)每個(gè)零件的使用標(biāo)準(zhǔn)，制訂合理的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃。特別是對變速箱油、潤滑油等應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，由于工作環(huán)境過于惡劣，要堅(jiān)決避免出現(xiàn)潤滑油中摻入雜物造成齒輪卡滯等完全可以避免的故障;對變速箱油、潤滑油的溫度也要進(jìn)行必要的監(jiān)控，保持油脂加注時(shí)的清潔;根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況合理分析推壓軸套的注油間隔時(shí)間，保證充分潤滑。

（3）積極引進(jìn)先進(jìn)的儀器和技術(shù)，對各減速箱的參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行高精度監(jiān)測，出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)提醒工作人員。

（4）在檢查檢修過程中，要對各個(gè)配件的外形、尺寸進(jìn)行檢查，例如目測和尺測等，目測內(nèi)容主要包括配件表面是否存在點(diǎn)蝕、磨損、劃痕、變形等缺陷，尺測為尺寸數(shù)據(jù)的精確測量。為了控制各個(gè)配件之間的配合精度，出現(xiàn)異常應(yīng)該及時(shí)反饋。

（5）安裝推壓機(jī)構(gòu)防過載保護(hù)裝置，WK-35電鏟通過推壓電動機(jī)帶動推壓膠帶，推壓膠帶再推動推壓輸入軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，推壓膠帶在推壓電動機(jī)以及推壓輸入軸之間起到傳遞作用。在推壓電動機(jī)、推壓輸入軸部位分別安裝測速編碼器，分別獲取電鏟用于帶動推壓膠帶的推壓電動機(jī)的轉(zhuǎn)速作為電動機(jī)轉(zhuǎn)速以及推壓輸入軸的轉(zhuǎn)速;通過信號電纜將監(jiān)測到的兩個(gè)速度信號傳送到信號接收器PLC的計(jì)數(shù)模板中，計(jì)數(shù)模板再將二者經(jīng)過轉(zhuǎn)化后發(fā)送到PLC的中央處理器中，PLC的中央處理器中的程序可以將推壓電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與推壓一軸進(jìn)行對比，當(dāng)二者最大速度超過一定的差值且持續(xù)3 s時(shí)，說明膠帶出現(xiàn)了嚴(yán)重的打滑現(xiàn)象，表明推壓斗桿受到較大荷載，此時(shí)應(yīng)停機(jī)使推壓機(jī)構(gòu)得到保護(hù)[4]。

4 ? ?結(jié)語

減速箱作為電鏟動力系統(tǒng)的重要部件，在工作中承受著巨大的荷載，本文通過對WK-35電鏟各減速箱歷年故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析了減速箱的故障情況，并提出了有針對性的排查措施以及改進(jìn)方法。另外，本文還總結(jié)了先進(jìn)的操作規(guī)范以及維護(hù)理念，可采用先進(jìn)的設(shè)備，例如安裝推壓機(jī)構(gòu)防過載保護(hù)裝置，對減速箱的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和報(bào)警，從而延長設(shè)備的使用壽命，降低故障發(fā)生的頻率。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 王樹兵.WK-35電鏟推壓減速箱齒輪失效分析[J].露天采礦技術(shù)，2015（3）：35-36.

[3] 李興華.淺談WK-4A型電鏟提升傳動系統(tǒng)的常見故障及診斷方法[J].黑龍江冶金，2015，35（4）：48-50.

[4] 劉穎.煤礦機(jī)械傳動齒輪失效形式分析及改進(jìn)措施[J].煤炭技術(shù)，2013，32（1）：38-39.

收稿日期：2021-10-20

作者簡介：張偉（1975—），男，天津人，技師，研究方向：露天礦采礦設(shè)備的維護(hù)維修。