8750型邁步式吊斗鏟提升/回拉滾筒端軸更換工藝流程探討

吊斗鏟是一種大型的露天采礦設備，其龐大的體型和超高的效率適合于大型露天煤礦作業。國家能源集團準能公司黑岱溝露天煤礦使用的8750-65型吊斗鏟是美國卡特彼勒公司（原比塞洛斯公司）生產的世界首臺也是唯一一臺無齒輪傳動吊斗鏟，高71米、斗容90立方、回轉直徑200米、自重5300噸（圖1），采用了西門子電控系統，兼顧節能、可靠、效率等眾多優點[1]。

2019年8月吊斗鏟50000小時大修工作正式開始，12月工作結束。此項大修由設備維修中心總負責，各車間、部門持續推進、精心組織、縝密開展，歷時113天的檢修，完成各類檢修項目65項，進展順利，完成后吊斗鏟運轉正常開始作業，此次大修的核心部分內容是提升/回拉滾筒端軸的更換，屬于吊斗鏟維修過程中的首次更換，是大修中的重點技術攻關。

圖1 吊斗鏟總體結構圖

1 滾筒端軸更換方案介紹

端軸和方案簡介：滾筒端軸分為驅動端端軸和非驅動端端軸，是8750-65型邁步式吊斗鏟的心臟部件。其驅動端端軸軸長1200mm，重量3.7噸；非驅動端端軸軸長967mm，重量2.9噸；外徑750.21mm。本方案的探討是為了進行8750-65型吊斗鏟提升/回拉滾筒端軸的更換，主要內容是端軸更換的工藝流程，要求在安全的前提下達到卡特公司的標準要求，主要分為四個階段：準備階段；拆除階段；安裝階段；調試和檢測階段[2]。

注意事項：嚴格按工藝流程進行作業，嚴禁違反流程作業；若在執行過程中現場情況需要修改工藝流程，那么必須在任務執行前重新進行危險源的辨識和防控；更換可能有損壞端軸軸孔的風險，必須注意限制觸點標記，在軸孔表面切割時盡可能不損壞軸孔表面；從軸孔內取下端軸后，應使用拋光工具檢查和修整孔表面，以清除表面上的任何高點，以確保可達到最佳的軸孔配合；在刨削完成后30分鐘內繼續進行防火觀察，并且在整個過程中采取保護措施；所有人遵守安全要求，避免人員和設備損壞；確保流程盡可能高效，提前準備工器具。

2 滾筒端軸更換工藝流程

2.1 準備階段

徹底清潔所有污垢、油和油脂的區域，從該區域清除10m 半徑的氣割和刨削過程（抹布、木材、紙張）內的所有可燃材料。檢查電機、滾筒內和支架，是否有可燃材料，并將其拆下。按要求設置可以包含火花、熔渣和金屬渣的收集托盤、防火毯等，在機架上設有滅火設備供使用。在合適的位置安排觀察員監控火花和熔渣安全。必須對所有受限空間的進出口進行控制和監控，以確保人員的安全。在所有密閉空間進入之前應進行通風，排除有害氣體。

2.2 拆除工藝流程

在端軸外露部分焊接吊點，并用連接吊車，使吊車承載重物。在端軸靠近輻板50mm 處劃線，以免對輪轂造成任何損壞，沿劃線部位開始進行切割。考慮人員切割軸的位置和切割線選擇合適的切割工具進行切割。從機器上拆下端軸外露的部分，從滾筒的內部或外部開始切割軸的剩余部分并縱向插入，不要完全使用噴槍工藝。一旦軸被部分切斷(約80～90%)，然后使用挖孔工藝完成。如果軸的其余部分可以使用千斤頂頂出，則可能不需要完全鑿穿。在滾筒內部用1"×760mm 高拉伸螺紋桿安裝原端軸內端蓋，并定位液壓千斤頂，在端軸與千斤頂之間墊足夠支撐的鐵板。連接50t 千斤頂與泵，操作泵從軸孔內頂出剩余的軸，從機器上拆下其余的軸，打磨軸孔。

2.3 安裝工藝流程

提前測量端軸及軸孔（圖2），以確保它們在尺寸上是正確的（表1），記錄好相關數據，為使測量準確，要分別在不同的點進行多次測量[3]。

表1 端軸要求尺寸表

圖2 端軸及軸孔尺寸圖

圖3 液氮浸沒端軸圖

將端軸放在設計用于容納液氮（零下196攝氏度）的適當容器中進行冷卻8～10小時，以達到安裝所需的指定尺寸間隙。按規定將液氮添加到桶中，并繼續添加液氮使軸保持浸沒狀態。當在整個冷凍過程中發生沸騰，需要隨時觀察加注液氮（液氮冷卻端軸時需用時長最少8小時）。提前準備安裝所需的索具，以便在冷卻后對軸進行起重、定位和安裝，確保要使用的索具設備適合在極端低溫下使用，如鋼絲繩、鐵鏈等。提前定位外徑千分尺到端軸冷凍后的尺寸，例如可提前將外徑千分尺調到748.83mm 并固定。

在輻板安裝端軸擋板，用6個螺栓固定擋板。安裝拔具，用兩根1"×760mm 高拉伸螺紋桿將拔具和千斤頂固定在輻板上，確保拔具兩端到輻板的距離相等，用螺母擰緊。提前調試拔端軸用的螺桿能順利穿過拔具和擋板之間，測量任意兩個螺栓孔的角度，記錄這個角度值以備調整端軸的方向。端軸冷凍后，使用橋式起重機從液氮桶中吊出端軸并檢查尺寸，確保設定好的千分尺可通過軸的A 處。將端軸放置水平位置，使用一根鋼絲繩吊起軸，測量對應螺栓孔的角度，保持與擋板螺栓孔的角度值一致，保持與軸孔水平度一致。

連接液壓頂升安裝總成。將端軸吊到安裝位置，安裝兩根1400MM的螺紋桿，使用管鉗或雙螺母的方法擰緊螺桿。螺紋桿對正孔，移動吊車，將端軸放置在軸孔內。螺紋桿穿過拔具，安裝螺母并擰緊。拆除兩個760mm 固定螺紋桿的螺母。操作泵時千斤頂支撐拔具后退，拔具通過螺紋桿并開始頂升軸直到完全安裝。安裝擋板與端軸的固定螺栓。保持千斤頂壓力3000psi，直到端軸恢復到環境溫度（圖4）。冷凍結束后，在30分鐘之內將端軸安裝到位。

圖4 千斤頂保持壓力圖

3 調試和檢測

吊斗鏟滾筒端軸更換結束后，為保證安裝無誤和設備穩定運行，要做好后續的監控和檢查工作：監控和檢查有助于檢測起重和牽引設備可能出現的任何異常情況，以下建議將在拉索的初始運行期間和規定的周期內實施。

初始24小時操作。進行初始振動讀數以建立基線參考，使用熱攝像機和記錄在運行過程中每2小時監測軸承溫度，通過手動循環系統并監控注射以確認操作，檢查潤滑情況；48小時操作。檢查軸承固定螺栓，通過手動循環系統并監控注射以確認操作，檢查潤滑情況，檢查楔鍵，連桿螺栓和螺母；1周操作。檢查軸承固定螺栓，通過手動循環系統并監控注射以確認操作，檢查潤滑情況，檢查楔鍵，檢查連桿螺栓和螺母；1個月操作。進行振動讀數，檢查軸承固定螺栓，通過手動循環系統并監控注射以確認操作，檢查潤滑情況，檢查楔鍵，檢查連桿螺栓和螺母。建議每月繼續進行檢查和監測程序。

4 結語

8750-65型吊斗鏟5萬小時大型修理是國內首次同類型大修理，此次大修的關鍵是提升/回拉滾筒端軸更換，在設備維修中心的統一部署下，中心和吊斗鏟車間的技術人員經過與卡特公司專家的多次研究探討，結合現場實踐，順利進行了端軸的更換，并梳理總結了此工作的工藝流程，為吊斗鏟大修理積累了寶貴經驗，同時為同行業大型采掘設備的維修和研發也積累了一定經驗[4]。