WK-10立鏟邊軸軸承改造

張世賢

摘 要：wk-10立鏟是首鋼水廠鐵礦主要的挖掘設備，肩負著水廠鐵礦每年的生產任務。該設備主要是由提升機構、回轉機構、推壓機構、行走機構組成。通過操作人員的操作，這四個機構協調動作，進行挖掘作業。該設備總體重量為460噸左右，由于日常作業任務的要求，電鏟需要在坡道、低洼帶、地板松軟的等惡劣的環境下進行作業，而且在作業過程中需隨時進行鏟位調節，電鏟移動的頻率較高。沉重的設備在移動過程中對行走系統的帶來了巨大的影響，其行走機構常見故障有：主動輪損壞，大、小人字齒輪磨損，齒輪斷齒，花鍵磨損，邊軸軸承損壞，行走離合器損壞等現象。尤其是行走邊軸軸承部位，原來的滾動軸承在更換維修過程中非常麻煩，浪費了大量的人力物力。由于生產要求的緊迫性，為提高工作效率，將該部位的軸承改造為銅材質的滑動軸承，便于日常檢修的拆卸更換，同時能夠滿足設備使用需求，降低成本的支出。

關鍵詞：軸承改造; 便于拆卸; 降低成本

一、WK-10立鏟邊軸軸承改造的起因

1、通過對現場實際情況的調研，了解邊軸軸承的使用情況

WK-10鏟中，邊軸軸承原設計為滾動軸承，軸承型號2097160，為什么提出在011號鏟大修將邊軸軸承由滾動軸承改滑動軸承呢？通過走訪調查，其主要原因是軸承使用時間太短，短到哪種程度呢？回答是只用幾天，一臺鏟一個月用6套軸承，那么是不是所有的鏟都是這樣呢？回答是否定的，有的鏟的軸承能用幾個月，甚至幾年，通過這種現象可以斷定不是設計產生的原因。通過調查分析使邊軸軸承損壞的其主要原因有兩種。第一：大小人字齒輪磨損太大時，使齒輪的徑向力增大，邊軸軸承增加額外負荷。第二：行走減速機地腳螺絲松動，也增加了邊軸軸承的額外負荷。

2、通過邊軸軸承的安裝對軸承的影響

安裝邊軸步驟：（1）首先將一側邊軸軸承和內側擋油盤裝進翻板減速箱內側孔中;（2）將小人字齒放入翻板減速箱安裝位置;（3）將邊軸從翻板減速箱外側進入，與小字齒對上花鍵穿過;（4）安裝邊軸的外側擋油盤和軸承;（5）最后將邊軸及外側軸承安裝到位置。由于此件較重，大約800多公斤，另一方面邊軸軸承內徑與邊軸，外徑與基體孔配合較緊，而且件又很大，光靠人力是不能進行安裝的，一般情況下是使用天車或吊車吊起重物撞擊邊軸，邊軸軸承雖然較大，但軸承的內外圈并不太厚，不可避免地造成裝軸承時，軸承受到損傷。

二、滑動軸承的設計

1、設計思路和方案的確定

滑動軸承俗稱銅套，與鋼套是過盈配合，也就是鋼套、銅套與行走支架是相對靜止的，否則鋼套轉動將使基體孔變大，行走支架就要報廢。如果行走支架安裝上鋼套和銅套，邊軸就無法安裝。

解決方法是，將邊軸里鋼套、銅套安裝好后與行走支架焊接，然后再安裝邊軸和小人字齒輪，最后安裝邊軸外鋼套和銅套，邊軸外鋼套用螺栓固定在行走支架上。也就是邊軸鋼套、銅套一頭是固定的，另一端是可拆卸的，這樣就極大的方便了拆、裝的操作，使檢修時間大大的縮短。

2、設計過程參數的確定

A、鋼套與行走支架基體孔的配合，因為鋼的剛性太強，不用說過盈配合，就是間隙太小就很難裝進去，當然間隙太大也不行，最后確定過盈量為0.05mm～0.10mm之間。

B、鋼套與銅套的配合，從上述了解到鋼套固定到行走支架上，那么銅套也必須是靜止的，所以鋼套與銅套采用過盈配合，過盈量按0.7‰[3]計算，340mm*0.7‰=0.238mm? 確定偏差范圍為+0.22mm～+0.26mm。

C、銅套與邊軸的配合，應采用間隙配合，而且間隙量不能太小，因為設備在運轉中產生較多的熱量，如間隙太小，很容易使銅套將軸抱死，所以間隙量控制在銅套安裝到鋼套內保證銅套內徑比軸外徑大0.5mm[2]。

三、邊軸軸承改造后與改造前的對比

我們從滾動軸承與滑動軸承性能的比較的表格可以看出滑動軸承的優越性，但在一般情況下只適應低速，WK-10鏟行走電機740r/min[4]，電機與行走減速箱一軸聯接，四軸通過離合器與邊軸聯接，從下表可以看出行走減速箱各軸速比，邊軸轉速740/306.89=2.411r/min。從邊軸的使用環境，不需旋轉精度，要求使用壽命長，耐沖擊（抗過載），檢修更換備件方便，對密封和同軸度要求較低等特點，這些都適合邊軸的工作情況，以上所述是邊軸軸承由滾動軸承改滑動軸承的理論根據。

在前面敘述了邊軸安裝的情況，但拆卸邊軸更是困難，邊軸安裝是從外向里安裝，而拆卸則是從里向外拉出，因為行走減速機在中間，兩側是離合器，在離合器外側是邊軸，邊軸加上在其軸上安裝的小人字齒輪和軸承等有1噸多，關鍵的的問題還不在這，主要是滾動軸承內圈與軸的配合和外圈與基體的配合，這個力不止是幾噸的問題，甚至達到幾十噸，使用手拉倒鏈達不到，使用千斤頂又無處頂，即使能夠使用千斤頂，1米多長的邊軸要頂到何年何月，如果你想用破壞軸承的方法都不能全部破壞，只能破壞外邊的軸承，通過對鏟修人員的調研，他們是將邊軸壓蓋和端蓋拆除后，在邊軸端面焊上類似吊耳的鐵板，用電鏟的鏟斗向外拉，因為邊軸材質是35Cr2MnSi[5]，屬中碳合金鋼，我們知道焊接可焊性對于碳鋼來講，隨含碳量增加則可焊性降低，對于合金鋼可焊性是比較差的，又加上含碳量較高，這樣可焊性就很差，經常是鐵板焊不住，有時將邊軸揪下一大塊來，有時不得以將行走減速機拆下，行走減速機拆、裝一次至少需要40多小時。

俗話說實踐是檢驗真理的標準，在產品設計上，產品只有通過使用看其是否發揮應有的效能，是檢驗設計的唯一標準。說來也巧，在011鏟大修進入采場作業后不到兩個月，行走離合器壞，更換離合器比較快捷的方法是將邊軸拆出進行更換，這就顯示出改造后的邊軸軸承具有拆、裝方便的優越性來，更換行走離合器最短工期需要兩個白班還要加班，總共需要20個小時。有時需要兩天兩夜，48個小時，而改造后的邊軸軸承，更換行走離合器只需12個小時，比改造前最短的工期還節省了8個小時，大大降低了檢停率，減輕了職工的勞動強度，對于用戶可提前8個時投入作業，按WK-10鏟裝車效率為6000噸/小時計算，8個小時可生產4800噸礦石，可獲利潤十幾萬元。

改造后的邊軸軸承，降低用戶的材料、備件費用，一套邊軸滾動軸承7800元，而一個銅套4100元，相差3700元，一般更換都需兩套軸承一起換，一次檢修費用就省7400元。如果滑動軸承在保持良好的潤滑的條件下，長時間使用是沒有問題的。

結? 論

對于礦山企業，要想有一個穩定的運營空間，那么它所使用的設備必須有一個先進的管理團隊和技術團隊來護航。WK-10立鏟投入水廠鐵礦已經有20多年的歷史了，水廠鐵礦設備技術人員通過長時間現場的實踐摸索，積累了豐富的經驗，對于WK-10立鏟出現的各類問題能夠采取最有效的方式進行分析處理。現在首鋼水廠鐵礦對設備的管理已形成一個非常成熟的管理模式，組成了由車間點檢員、設備機長、操作工人三級點檢制度，負責對設備的技術狀況、維護狀況進行檢查維護，并且還在不斷地更改與創新，水廠鐵礦也在有意識的進行技術人才和管理人才的培養與儲存，老師傅做好傳道授業解惑，小徒弟們做到勤思敏學不怕苦，相信在以后的工作當中，會形成一個橫向和縱向的管理網絡和技術網絡，為水廠鐵礦設備長周期的穩定運行提供有力的支柱。

參考文獻：

[1]張漢柏.首鋼水廠鐵礦采掘車間設備操作規程（12）頁2006年.

[2]何香橋，杜文國.首鋼水廠鐵礦計財科生產經營統計報表.

[3]張漢柏，張小巖.首鋼水廠鐵礦wk-10立鏟講義.

[4]張立國. 首鋼水廠鐵礦采掘車間設備技術說明書.

[5]WK-10立鏟備件圖冊

（首鋼集團有限公司礦業公司? 河北? 唐山? 064404）