煤礦礦車輪對的改進設計

劉志鵬　邵澤龍　姜振波

摘 要：礦車是煤礦及其它采礦業大量使用的一種運輸工具，消耗量特別大，其輪對的損壞尤為突出。近幾年推廣的新輪對也不太理想，除了使用條件惡劣及加工質量問題外，圖紙設計上亦存在不合理之處。

關鍵詞：煤礦;礦車輪對;改進設計

1 引言

礦車是煤礦井下的主要運輸設備，由于井下運輸條件較為惡劣，煤塵大，積水多，再加上運輸軌道道況不佳，礦車壞損率很高。據不完全統計，60%以上的壞損礦車都是輪對損壞，不僅影響了礦車的正常周轉，而且在一定程度上制約著礦井生產。為此，對輪對進行技術改造是十分必要的。

2 輪對的作用和常用結構

輪對是礦車載荷的承受部件，需要承受固定載荷（自重、變載荷（荷載）、沖擊載荷（碰撞、彎道變向、卸載等）。圓錐滾子軸承開式輪對主要用于礦山沖擊載荷較大的1.1m3以上礦車，這些礦車的維護往往需要定期進行輪對間隙調整和注油。輪對的壽命直接影響礦車壽命，進而影響礦石開采的經濟性。常用的圓錐滾子軸承開式輪對的結構如圖1所示，由車輪1、石棉墊圈2、端蓋3、軸端螺母4、開口銷5、圓錐滾子軸承6、孔擋圈7、軸承隔環8、注油螺栓9、毛氈密封圈10、軸端擋圈11等組成。因軸端開放，端蓋方便調節軸承間隙而被稱為開式輪對，內軸端擋圈一般做成迷宮密封，這種結構可有效阻擋灰塵，但對于礦山常有的泥水效果很差。閉式輪對是車輪軸端封閉、內軸端蓋與車輪用螺栓連接，密封較開式輪對好，但不能調整軸承間隙。圓錐滾子軸承基本采用開式。

3 礦車輪對存在的問題

3.1 密封差

由于裝在車輪內的軸承密封裝置受到結構制約，加之礦山生產環境差，車輪帶起的泥水導致密封與軸承的急劇磨損，軸承壽命僅為2-4個月。

3.2 掉脫車輪

由于軸承磨損太快，如檢修跟不上就會發生車輛脫輪傾復，造成損壞車輛與線路及人身傷亡的嚴重事故。

3.3 容易掉道脫軌。

礦車掉道脫軌原因很多，輪對的結構即是一重要的因素。在我礦600mm軌距上，10t電機車很少掉道，而2m3礦車卻很頻繁，6m3底卸車固定裝配輪對比活動式的掉道少得多。

3.4 故障處理困難

一旦礦車發生掉道、脫輪、軸承破損等故障只能在原地處理，且有諸多困難，耗費時間，致使整條線路堵塞。因此，設計并改進具有良好性能的礦車輪對是礦山生產中急需的課題。

4 輪對的設計方法

4.1 輪對的固定裝配設計

車輪與車軸采用H7/S6及以上的過盈配合，以輪對材料不產生塑性變形為原則。為了便于裝配，車輪內孔進人端要設計引導圓弧或引導圓錐。為了減小過盈配合產生的應力集中，車軸最好不設車輪的定位臺階。

4.2 適當的輪緣剖面角

當輪緣剖面角增大時，水平推力增大。因此，適當增大輪緣剖面角對增大出軌難度有好處。此外，增大輪緣剖面角還能增大輪緣截面，提高輪緣壽命;將輪緣剖面“頂尖”部位移近鋼軌邊緣，有利于輪緣過道岔。輪緣磨損后的輪緣剖面角為70°-73°（實測）。為了使輪緣與鋼軌不發生干涉，減少運行阻力，新車輪的輪緣剖面角應小于或等于這個角。因此，設計輪緣剖面角應為69°-70°。

4.3 加強密封性

其重點在于軸承的密封及定期間隙調整、注油，調整結構減小沖擊載荷影響。為改進后，結構上去掉了軸承隔環，也即去掉了隔環與車輪的間隙，有效減小了沖擊載荷的影響，但需工藝保證兩軸承室的同軸度;密封結構上，端蓋端改石棉墊為耐油橡膠墊，迷宮氈密封端增加了0型密封圈，提高了防泥水的能力，端蓋裝配需要壓緊工裝。

首次改進后雖提高了密封能力，但對礦山泥水特別大的防治效果不理想。為此將車輪改進為圖2所示（1.車輪;2毛氈;3.螺栓;4.端蓋;5開口銷;6.軸端螺母;7.圓錐滾子軸承;8.擋圈;9.耐油密封圈;10.內擋圈）。端蓋端改為螺栓壓蓋密封，內端密封為迷宮加耐油密封圈密封，使用后收到了良好的效果。第二次改進車輪結構有較大變化，加工精度提高，裝配技術性要求高，更適合礦山用戶泥水特別大的特點，提高了產品品質。

5 改造效果

通過現場使用驗證，經改造后的礦車輪對的損壞率大大降低，使用壽命大大提高，改造后新輪對的維護、保養、修理費用等大大減少。軸承壽命提高3倍以上，輪對故障明顯下降，掉道次數減少50%以上。另外，輪對出現故障后，不必在現場就地維修，可以拖至檢修硐室進行修理，不阻塞運輸線路，大大降低了工人的維修勞動強度，從而保證了礦車正常周轉，確保了煤礦正常穩定的生產。

6 結語

礦車是煤礦井下的主要運輸設備，承擔著95%以上的原煤、矸石、材料及人員的運輸任務。由于井下運輸條件較為惡劣，煤塵大，積水多，再加上運輸軌道道況不佳，礦車壞損率很高。據不完全統計，60%以上的壞損礦車都是輪對損壞，不僅影響了礦車的正常周轉，而且在一定程度上制約著礦井生產。為此，對輪對進行技術改造是十分必要的。

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