俄霍布拉克煤礦下1煤1404工作面采煤機行走鏈輪頻繁損壞原因分析及改進對策

陳國強

(徐礦集團天山礦業(yè)有限責任公司，新疆 庫車 842000)

0 概述

徐礦集團俄霍布拉克煤礦1404工作面走向長3980m，傾向長278.7m，平均煤厚 3.3m，煤層最大傾角 12°，工作面傾角 9°～13°，走向角度 5°～11°，煤機雙向割煤，正常產(chǎn)量 1.8 萬 t/d～2.0 萬 t/d。 工作面設備配置：采煤機采用太重煤機公司生產(chǎn)MG750/1860-WD型采煤機，其行走輪采用單排輪結構，屬于大模數(shù)漸開線齒輪，上行牽引速度5～6m/min，下行牽引速度8m/min；刮板輸送機采用張家口煤機公司生產(chǎn)的SGZ1200/2×1000型運輸機，配147節(jié)距的銷排。

1404工作面上的采煤機，經(jīng)太重公司返廠大修后，從2013年10月投入生產(chǎn)以來，行走鏈輪磨損嚴重，使用最長時間13d，最短時間3d，平均壽命只有一周，更換頻繁，制約生產(chǎn)，嚴重影響安全。4個月累計更換行走鏈輪29個，傳動惰輪4個，使得廠家備用鏈輪生產(chǎn)速度跟不上礦方更換速度，嚴重制約生產(chǎn)，企業(yè)承受較大費用壓力。

為扭轉(zhuǎn)被動局面，俄礦組織技術人員現(xiàn)場跟蹤觀察使用情況和認真分析損壞的部件，找出了鏈輪頻繁損壞原因，采取了改進措施，提高鏈輪質(zhì)量，延長使用壽命，效果良好。

1 采煤機鏈輪損壞情況

采煤機鏈輪損壞嚴重，并伴有斷齒產(chǎn)生，表現(xiàn)為：

(1)輪齒單側磨損嚴重、伴隨塑性壓塌變形，如圖1a所示。

(2)鏈輪輪體開裂、輪轂斷開，且有斷齒產(chǎn)生，如圖1b所示。

(3)鏈輪輪齒端部局部缺失，如圖1c所示。

圖1

2 采煤機導向滑靴損壞情況

導向滑靴損壞情況表現(xiàn)為：

(1)導向滑靴與銷排接觸處磨損超限，溝槽達25mm，如圖2a所示。

(2)導向滑靴在與銷排立面接觸的頂面一側位置開裂，如圖2b所示。

(3)導向滑靴的導向鉤左右(縱向為前后)磨損不同步，厚薄不勻，如圖2c所示。

圖2

3 工作面刮板輸送機銷排損壞情況

銷排損壞情況表現(xiàn)為：

(1)銷排的齒頂有部分膠合擦傷、剝裂拉豁口，如圖3a所示。

(2)銷軌側立板上表面磨損嚴重，如圖3b所示。

(3)銷排側立板垂直面斷裂，如圖3c所示。

圖3

4 機器現(xiàn)場運行情況

(1)工作面傾向上存在局部小急坡(5°-10°)。 采煤機機體隨鏈輪通過此段位置的銷排時有上下起伏，抬壓銷排現(xiàn)象。

(2)新舊銷排有混用現(xiàn)象，現(xiàn)場出現(xiàn)多根銷排垂直側面斷裂，或者軌齒頂部拉傷、豁口。

(3)銷排齒頂與鏈輪齒底在部分局域嚙合且相互抵住，使得導向靴失去承重作用。

(4)采煤機平滑靴磨損20mm，尚未超限。

(5)除煤機行走鏈輪外，24T驅(qū)動齒輪、18T傳動惰輪、芯軸斷裂現(xiàn)象。

5 原因分析

采煤機外牽引部包括外牽引箱，銷排，平滑靴等部件。外牽引箱在使用過程中出現(xiàn)鏈輪損壞、下?lián)跎w切螺栓、芯軸、驅(qū)動輪、惰輪斷裂的現(xiàn)象，既有設備本身質(zhì)量問題，配合問題，也有使用上的不足、管理上的不到位，具體問題要具體分析。俄礦1404面采煤機鏈輪頻繁損壞原因分析如下：

(1)主要原因——鏈輪本身的加工制造質(zhì)量不高

選材的優(yōu)劣和熱處理工藝、加工制造質(zhì)量是影響鏈輪壽命的主要因素之一。據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計：太重鏈輪在應用1d后即出現(xiàn)輪齒磨損，塑性變形，3d后就不能用，輪齒齒尖局部缺失，與齒軌嚙合不上，說明鏈輪的表面硬度，輪齒強度差，耐磨性與韌性不足，與銷排齒面硬度的配合情況也不好，事后對磨損超限、斷裂的鏈輪樣品的金相組織分析也證明了這一點。經(jīng)統(tǒng)計同一批次的鏈輪壽命基本相同，不同批次的鏈輪質(zhì)量出現(xiàn)較大不同，使用4個月來，月平均更換5-8個，嚴重影響生產(chǎn)，且費用巨大。

(2)次要原因

①工作面局部存在急坡現(xiàn)象，如圖4所示。

工作面局部存在急坡，如圖4所示，由于機身長達8m為剛性連接，兩鏈輪中心距為6.705m。上坡時，前輪如圖示位置，此時導向滑靴向上拉動，由于與相關的尺寸變動(如同將兩個相嚙合的齒輪中心距拉長)造成鏈輪齒頂與銷排齒頂?shù)姆钦Ш希溳嘄X面與銷排齒面發(fā)生沖擊現(xiàn)象，加速了鏈輪輪齒的磨損和銷排齒頂齒面的損壞，甚至折斷輪齒和輪轂。當采煤機中心超過某位置時，后面的導向滑靴被向上拉起造成后面鏈輪齒頂和銷排齒頂?shù)姆钦Ш稀Ｍ瑯蛹铀俸竺骀溳喌妮嘄X磨損和銷排齒頂齒面的損壞。在此工況條件下，由于導向滑靴的向上拉起，前銷排與后銷排垂直方向形成較大落差造成導向滑靴鉤子前后磨損不同，如圖2c所示，采煤機通過急坡時依靠導向滑靴硬捋順，導向滑靴受到很大的垂直力和側向力，嚴重時可以將導向滑靴導鉤拉裂，如圖2b所示；銷排拉斷，如圖3b所示。

圖4 煤機通過急坡圖示

②未及時更換煤機導向滑靴

根據(jù)長期的跟蹤觀察和分析，鏈輪磨損嚴重現(xiàn)象的出現(xiàn)與能否及時更換導向滑靴也有著一定的關系。

圖5 導向滑靴結構示意圖

導向滑靴在使用過程中不僅起著導向和支撐整機重量的作用，同時又具有保證鏈輪和銷排正確嚙合的功能，如圖5所示。由于導向滑靴溝槽與銷排接觸面為干摩擦，在使用過程中導向滑靴溝槽的工作面磨損較快，銷排在磨損導向滑靴工作面的同時，自身也在磨損。據(jù)目前所得數(shù)據(jù)分析：如圖2a所示，當導向滑靴的工作面磨損8mm，如圖3c所示，當銷排磨損4-7mm，此時，等同于一對嚙合的齒輪中心距變近，導致導向滑靴失去支撐整機重量和切割分力的作用，失去保證鏈輪和銷排正確嚙合的功能。此時，鏈輪承受整機重量和切割分力又傳遞牽引扭矩，加速了鏈輪的磨損，同時鏈輪與銷軌嚙合節(jié)圓線位置隨著下移，鏈輪齒根與銷軌齒頂相抵進一步加重鏈輪的磨損。因此，導向滑靴作為易損件，按行業(yè)的有關規(guī)定，當導向滑靴與銷排接觸面磨損8-12mm時，必須更換，這一點非常重要。

③新舊銷排的混用

由于新舊銷排的齒頂?shù)郊绮康母叨炔煌攲蚧ビ傻拖蚋哌^渡時，導向滑靴溝槽與新銷排肩部處形成線接觸，加速了導向滑靴的磨損，如圖6a所示；銷排使用較長時間后，也會產(chǎn)生磨損，當銷排肩部與齒頂距離為6mm時(即便是部分銷排)也會產(chǎn)生以上現(xiàn)象。由于采煤機導向滑靴與銷軌側立板上表面雙重磨損嚴重，導致采煤機鏈輪與銷軌嚙合節(jié)圓線位置下移，鏈輪齒根與銷軌齒頂相抵，發(fā)生膠合使銷排齒頂受損，另對采煤機嚙合輪齒頂兩側產(chǎn)生嚴重磨損(因不在正常嚙合區(qū))，如圖6b所示，所以應及時更換磨損超限的銷排。

圖6

④平滑靴高度不足

平滑靴作為支撐件，往往被人們忽視。平滑靴高度不足或磨損量較大，會導致整個機體向煤壁傾斜，使得行走部承受額外的偏轉(zhuǎn)力。

圖7 外牽引箱體結構圖

如圖7所示，由于外牽引箱體是部件組合體，非絕對剛性，強大的偏轉(zhuǎn)力往往會導致端蓋(一)與導向靴擠死，造成螺栓切斷，如圖8a所示；煤粉及雜物從端蓋處進入軸承，芯軸無法注入潤滑劑，導致軸承損壞，如圖8b所示；緊固螺栓松動后退，定位銷切斷，惰輪軸向采空側斜向竄動，造成惰輪損壞，如圖8c所示。因此應格外關注平滑靴的磨損情況。

圖8

(3)其他原因

因各種鏈輪的齒形不同，有些鏈輪與銷排發(fā)生干涉造成損壞，有些鏈輪齒根底與銷排齒頂直接接觸，鏈輪、芯軸、下蓋、惰輪幾乎成為一剛性體，在交變應力的作用下，這些零件中強度相對弱的就極易發(fā)生損壞，變形或開裂，而鏈輪工況相對惡劣，所以容易損壞。

6 改進措施

(1)由于原煤機廠家在鏈輪制造工藝和質(zhì)量方面沒有突破，為此，我們尋求委托國內(nèi)其他知名的煤機生產(chǎn)廠家，從新選擇鏈輪的材料和熱處理、加工工藝。依據(jù)舊鏈輪進行了測繪，并利用該廠的工藝加工出了替代品，經(jīng)檢測，新的鏈輪表面具有較高硬度和耐磨性，芯部有較高強度和韌性，投入使用后，效果良好，更換周期提高到40d左右，后將損壞的試驗鏈輪返廠研究，進一步改進工藝后，更換周期提高到65d，獲得了理想的效果。

(2)采煤機導向滑靴的工作面同樣委托廠家按設計尺寸加強了表面硬度、提高耐磨性，磨損深度控制在6-8mm效果最好。原導向滑靴底面間隙8mm偏小，后經(jīng)過改進控制在13mm-15mm，這樣可以調(diào)節(jié)入齒及出齒因沒有調(diào)節(jié)間隙發(fā)生的擠壓現(xiàn)象，使齒輪嚙合順利。

(3)礦方加強工作面的工程質(zhì)量控制，采煤機必須割平工作面底板，減少面上的急坡，刮板運輸機推移平直，溜槽垂直彎曲不超過±3°，水平彎曲不超過±1°，保證行走中心線和銷排中心線基本平行，使得煤機的行走平穩(wěn)，不再出現(xiàn)抬拉鏈輪和銷軌，造成嚙合不正常情況。

(4)由于平滑靴磨損不大，適當加高平滑靴高度，抬高約20mm，減少煤機向煤壁傾斜，改善導向滑靴和鏈輪的側向受力狀況。

(5)現(xiàn)場為新舊銷排混用，由于銷排齒頂?shù)郊绮康木嚯x不盡相同，部分鏈輪齒底與銷排齒頂接觸，計劃逐步將工作面銷排全部換完。

(6)鏈輪、下蓋、芯軸、惰輪等在更換新件時，強化引箱體上對應孔及定位槽檢查，凡損壞變形的在修復箱體后再行更換新件，以免因部件配合不好引發(fā)次生故障。

(7)加強維護管理。在實際使用過程中會有許多偶發(fā)和超出預判的因素造成鏈輪和其他零部件損壞，因此，只有強化工作面工程質(zhì)量，及時地更換高質(zhì)量的部件，足量加注潤滑脂，通過科學的檢修、合理的改進、良好的使用，才能減少事故保障生產(chǎn)。

7 結論

采煤機的井下工作條件惡劣，行走鏈輪受沖擊作用大，要求其不僅有較高的彎曲強度、疲勞強度、而且有較高的耐磨性。本文通過技術分析找出太重采煤機在俄礦1404工作面使用過程中鏈輪損壞的具體原因，并及時采取改進措施，提高了鏈輪的質(zhì)量，延長了使用壽命，保障了工作面的安全生產(chǎn)，減少了費用支出，取得較好的安全經(jīng)濟效益，值得推廣。