采煤機行走輪齒斷齒原因分析與改進措施研究

通訊作者：李東，1979年10月，男，漢族，河北唐山人，現任開灤集團開灤股份范各莊分公司綜采三區采煤機司機，采煤高級工，大專。研究方向：怎樣操作采煤機，不易損壞各部件。

摘? ? 要：采煤機在實際應用過程中，行走齒輪是其中非常重要的零部件之一。在采煤機的運行過程中，要想保證整個運行過程的穩定性和合理性，就必須要保證行走齒輪的輪齒具有完整性特征。因此，本文針對采煤機行走輪齒出現斷齒的原因進行分析，并且結合實際情況，提出有針對性的改進措施，為采煤機的運行穩定性提供有效保障。

關鍵詞：采煤機;行走輪齒;斷齒原因;改進措施

一、引言

在井下煤炭的開采過程中，采煤機的作用尤為重要，因此，對井下作業而言，其可靠性與安全性影響極其深遠。對于采煤機而言，其外牽引損壞形式主要為行走齒輪的輪齒斷裂，若輪齒出現非正常斷裂，那么不僅會影響設備正常運行，而且還會因地質條件的不斷加劇，從而致使損壞程度更加嚴重。因此，對行走齒輪的斷裂與磨損問題的研究勢在必行。本文基于對大量行走齒輪輪齒斷裂狀況的分析，并結合有關文獻，對產生輪齒斷裂因素進行分析，最后在此基礎上提出了相應的改善與優化措施。

二、行走輪損壞的原因分析

（一）采煤機行走裝置工作原理分析

801綜采工作面MG650/1630-WD型采煤機主要由煤墻側2個平滑靴和采空區側2個導向滑靴分別支撐在工作面刮板運輸機鏟煤板和銷軌上支撐機身重量，左、右牽引部的牽引電機通過傳動齒輪驅動行走輪轉動，行走輪與運輸機銷排的銷齒進行嚙合，采煤機便實現了沿運輸機向機頭或者機尾移動。

該種依靠采煤機行走輪與運輸機銷排銷齒嚙合實現采煤機行走移動的傳動方式具備結構簡單、拆裝更換方便的優點，適合用于煤礦綜采工作面采煤機低牽引速度、重負載、粉塵大和較差潤滑條件的特殊工作環境。

（二）行走齒輪形狀和工藝的影響

據跟蹤調查發現，在同種工況下，因不同行走齒輪的不同壽命，從而致使其齒根與齒長在過渡圓角偏小時常會出現斷裂的狀況。對于行走齒輪而言，當其輪齒較長時，常會出現銷排齒座的干擾狀況，不僅如此，還會在嚙合過程中提升相互摩擦，從而導致齒輪轉動困難的狀況，最終出現斷裂、磨損以及憋卡等現象;而當齒根的過渡圓角較小時，因齒根強度的降低，故而在其承受較大的彎曲應力時常會出現應力集中狀況，從而致使斷齒或是裂紋等狀況的出現。

（三）工況及連接部件的影響

在非同種工況下，對于同種行走齒輪而言，所表現的效果差異極為明顯。當所處施工環境為刮板輸送機銷排布置平順、巷道平穩或是煤層較軟無夾矸時，其使用壽命均相對較長;反之，當煤層的夾矸較多，且較為堅硬時，因其滾筒截齒受力的提升，故而常會致使沖擊載荷的形成，從而導致齒輪磨損狀況的發生;當行走齒輪進行井下爬坡時，因其不均衡的受力狀況，故而常會出現單行走齒輪的磨損或是壓潰等狀況。

對于行走齒輪而言，其壽命的長短主要取決于銷排的布置狀況與自身質量，因多數銷排均為鑄造件，故而均普遍存在著表面粗糙、圓角和倒角處理不當等問題。在安裝刮板運輸機溜槽時，不僅要確保水平彎曲 ≤ ±10，還要保證垂直彎曲 ≤ ±30。如果井下的工況或是安裝未達到事前條件，那么將會致使銷排節距無法實現相互接觸。對于存在傾角的工作面而言，因其坡度使得銷排存在由機尾滑向機頭的趨勢，從而導致接口間隙過小，進而造成接口處節距過小的問題發生。

若節距降低時，將會產生滯后嚙合，且因負荷的提升使得自身出現嚴重變形與壓潰;若過程中存在起伏，那么將會致使銷排與其出現相互撞擊，從而導致設備壞損。如果增大其節距，抬升采煤機，則銷排側板與導向滑靴下鉤將會緊密相連，若導向滑靴發生磨損現象，將難以保護行走齒輪。平滑靴主要用于采煤機的支撐以及規范其行走方向的作用。在具體應用中需要接觸到較大的壓力，所以磨損相對較快，若其磨損超過規定范圍，將會影響采煤機平衡，令其傾斜向煤壁側，令導向靴與行走齒輪向上傾斜，銷排和行走齒輪之間的嚙合受影響，加快磨損其溝槽，擠壓行走齒輪齒側，令其磨損進一步加劇。所以，為使行走齒輪壽命有所延長，需要對平滑靴底面磨損情況予以控制。

（四）磨損因素影響分析

1. 導向滑靴磨損影響因素

綜采面刮板運輸機的運輸強度大，導致溜槽磨損較快，當中部溜槽磨損嚴重而使其推溜彎曲度超過規定范圍，采煤機行走至該處時，便需要導向來將該處銷排捋順，而導向滑靴磨損嚴重時使其水平和垂直方向上間隙變大，不能有效捋順銷排，行走輪輪齒容易打到銷排銷齒上或者與側壁產生擠壓，壓力過大而斷裂。再加上工作面底板起伏不平和浮煤的影響，嚙合中心距會產生變化，煤機通過時導向滑靴要捋順銷排受到側向和垂直方向的力，當力超過其材料承受強度時便會從導溝處斷裂，而一旦導向滑靴斷裂便會失去對行走輪的保護，繼續工作就會發生行走輪輪齒斷裂事故。

2. 平滑靴磨損影響因素

同時隨著采煤機使用的磨損，煤墻側平滑靴逐漸磨損，同時由于兩搖臂滾筒的重量及割煤受到煤壁的壓力，使采煤機機身難以保持水平會向煤墻側傾斜，使行走輪輪齒與銷排側壁接觸作用，對行走輪產生橫向的壓力，加之采高較大時，煤機割煤時晃動大，對行走輪造成較大沖擊力，容易造成行走輪輪齒斷裂。

三、行走齒輪磨損斷裂問題的改進措施

（一）行走齒輪齒形的改進

現如今，擺線與漸開線是行走齒輪較為常見的兩種齒廓形狀，若采煤機功率相對較大，則選擇前者，若功率較小，則選擇后者。例如，行走齒輪若屬于大功率線型，便可優化其齒根圓與輪齒長度的圓角，令其加工精度有所提升，且能有效避免尖棱尖角與刀痕。使其刮板運輸機與行走齒輪的嚙合性能得到有效改善，沖擊載荷有所減小。當前齒廓形狀利用新工藝與新材料予以優化后得到的新行走齒輪。現如今，在實際使用過程中已較為常見，其應用范圍明顯擴大，并且與之前相比其壽命與性能得到明顯提升，其壽命能夠達到原有3倍[1]。

（二）導向滑靴的改進

導向滑靴在采煤機工作時不僅具有支撐與導向作用，還能在一定程度上保護行走齒輪，所以，當其發生磨損后對行走齒輪會產生一定影響，致使其下沉，同時嚙合線的位置也會發生改變，向下移動，若其達到行走齒輪的齒根圓處時會與其承受的扭矩相接近，在磨損其硬化層后，會令該部位產生形變，甚至齒形彎曲。加工導向滑靴后，會令其橫向與縱向之間的間隙得到保障。此外，容易損壞之處還包括其溝槽處，采取焊接耐磨條的方式有利于磨損程度的降低，使行走齒輪得到保障。

（三）確保采煤機作業中機身平穩、減小行走輪載荷沖擊

1. 確保煤機機身水平平穩，減小生產作業時煤機機身晃動大對行走輪的沖擊。定期檢查采煤機平滑靴，發現其耐磨塊磨損嚴重導致高度不夠致使煤機機身向煤墻側傾斜，為了使煤機機身平穩，應當及時進行補焊耐磨塊墊高平滑靴或者更換平滑靴，針對大采高煤機機身晃動大的情況還可以在機身采空區側加裝配重鋼板來平衡煤機機身重量，確保生產中煤機機身平穩，減少煤機晃動對行走輪造成沖擊損壞行走輪輪齒現象的發生。801工作面通過補焊平滑靴耐磨塊以及煤機機身加配重塊的方法有效減少了行走輪損壞現象的發生，效果較為顯著[2]。

2. 合理調整生產工序，控制好煤機采高。在生產推溜時，應待采煤機通過一段距離后再推，保證運輸機銷排彎曲度滿足煤機通過要求。同時要控制好采高，避免煤機滾筒割頂或底部矸石，減小生產中對煤機行走輪的載荷沖擊。

（四）其他影響因素的改善

實際上，行走齒輪和銷排齒輪齒條的嚙合原理具有一定相似之處，且行走齒輪壽命與銷排的安裝精度、磨損程度以及表面粗糙程度和齒廓形狀具有一定關系。所以對銷排進行選擇時，不僅要有較少的缺陷，還應具有較高的精度，在安裝時也應嚴格依據相關行業規范進行，為延長其使用壽命，對行走齒輪、平滑靴以及銷排與導向滑靴等均應定期檢查，若發現有較大磨損，應及時進行維修或更換，從而減少或避免其他部件受到影響。

四、結束語

對行走齒輪輪齒斷裂與磨損的原因進行分析時，跟蹤研究了大量采煤機的行走齒輪，并根據具體原因提出了與之相應的解決方案，通過與廠家協商改進了銷排、導向滑靴與行走齒輪等較為突出的問題，并取得了顯著成效，明顯提高了其使用壽命。然而與井下需求與設計相比，其實際使用壽命還需進一步提升，若要令其效果達到較為理想的狀態，應對其進一步改進，首先進一步分析嚙合運動整個運動過程，同時根據井下工作具體環境對其進行調整，為安全可靠的運行采煤機提供保障。

參考文獻：

[1]郭強，王義亮，楊兆建.采煤機行走部齒輪接觸強度的分析[J].礦山機械， 2020（06）：45-48.

[2]謝蕾.基于再制造技術的采煤機齒輪的制造研究[J].煤礦機械， 2020（08）：90-92.