淺析WK-35電鏟減速箱故障及預防措施

摘要：簡述了WK-35電鏟減速箱的基本構造以及工作原理，結合神華北電勝利能源有限公司勝利露天煤礦近年的維修故障統計數據，對減速箱各個配件發生的故障情況進行了分析，并提出了有針對性的改進措施，可以有效降低故障發生頻率。

關鍵詞：電鏟;減速箱;故障;改進;維修

中圖分類號：TD422 ? ?文獻標志碼：A ? ?文章編號：1671-0797（2022）02-0032-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.02.009

1 ? ?WK-35電鏟及其主要傳動機構簡介

WK-35電鏟為我司目前主要使用的挖掘設備，其能夠與載重量172～263 t的礦用自卸汽車配套，適用于年產量在1 500萬t以上的大型露天礦的巖石剝離和物料采裝作業。WK-35電鏟主要由鏟斗、斗桿、起重臂與推壓機構、開斗機構、提升機構、回轉機構、行走機構等組成，其中，推壓機構、提升機構、回轉機構以及行走機構均通過減速齒輪傳遞動力。

行走機構采用左、右履帶單獨驅動的方式[1]，行走減速機采用硬齒面圓柱齒輪傳動加二級行星齒輪傳動，其第一級行星傳動件可與回轉一級行星齒輪傳動件完全互換。驅動輪、張緊輪、支重輪等采用合金鋼或高錳鋼鑄件或鍛件，履帶板采用高錳鋼鑄件。其工作特點是使用頻率低，行走距離短，實際使用過程中受到的沖擊荷載較小，因此故障率相對較低。

推壓減速箱屬于二級減速機構[2]，工作原理是推壓電機通過聯組膠帶驅動減速機，減速機內部的二級減速傳動把驅動力傳給推壓軸和小齒輪，推壓軸上的小齒輪和斗桿上的齒條嚙合，再通過鞍座帶動斗桿做前伸或后縮運動。鞍座承受斗桿傳遞的荷載并控制斗桿的運動方向。

回轉減速箱是一級直齒輪傳動和一級行星齒輪傳動的立式減速機，其通過定位支口、定位銷螺栓等安裝在中部平臺上部，并在與平臺的連接面上焊接有擋塊，防止回轉過程中減速機左右擺動而剪斷連接螺栓及定位銷。

提升機構的減速箱通過銷與焊接在回轉平臺上的支架連接，后面的銷軸比前面的銷軸稍微大一些，兩個銷軸不能互換，前后兩個銷軸穿入支架上的襯套中。每套提升減速箱均包括兩個中間齒輪軸組件，每個中間齒輪軸同時從兩面給鏟斗傳遞動力。中間齒輪軸的作用是降低一級減速軸傳遞的速度，并將其傳遞給提升卷筒軸。一級減速齒輪與中間齒輪軸是鍵聯合，中間齒輪軸與裝在提升卷筒軸上的二級減速齒輪花鍵嚙合。

2 ? ?歷年電鏟減速箱故障情況分析

通過表1的統計分析可以看出，推壓減速箱、提升減速箱以及回轉減速箱均出現過軸斷裂的故障，而行走減速箱僅出現過軸承損壞、減速機漏油的故障，其原因為電鏟行走減速箱使用頻率較低，相對而言，在電鏟工作過程中使用頻率較高的回轉減速箱以及提升減速箱，其內部軸體發生斷裂的頻率明顯高于其他減速箱。

結合表1分析可知，造成減速箱故障的原因主要有以下幾點：

（1）配件質量，例如軸的材質。

以推壓減速箱為例，推壓減速箱中的推壓一軸采用的是20CrMnMo高強度滲碳鋼，推壓二軸采用的是20CrMnTi高強度滲碳鋼，其中20CrMnMo的屈服強度、抗拉強度、許用疲勞應力以及彈性模量分別為885 MPa、1 180 MPa、364 MPa、2.07×105 MPa，而推壓二軸的20CrMnTi的屈服強度、抗拉強度、許用疲勞應力以及彈性模量分別為880 MPa、1 100 MPa、350 MPa、2.07×105 MPa。經過分析可知，推壓二軸的材質屈服強度、抗拉強度以及許用疲勞應力小于推壓一軸，在使用壽命上也比推壓一軸略短一些。

（2）工作環境。

露天礦的工況條件差，工作負荷大，尤其是提升系統，在電鏟作業中，鏟斗的提升和下降十分頻繁，受到的沖擊和荷載復雜多變，容易發生故障。此外，連續作業會導致變速箱內油溫長時間過高，工作人員無法得知軸體是否超過其疲勞強度，因此長時間工作易發生軸斷裂現象。

（3）維護與保養分析。

日常維護保養不規范，未在規定時間內對變速箱進行檢修維護，以及點檢不認真、無法進行探傷、潤滑油品未及時更換等問題，都會影響變速箱內部零件的使用壽命。

（4）潤滑脂的變質。

物理因素、化學因素的變質以及水分、雜質、有害氣體、真空度、溶劑等，都會影響到潤滑脂的密封性能、潤滑性能、抗磨損性能，進而影響設備的正常工作。

（5）操作方面。

工作人員操作水平層次不同，未能嚴格遵守操作規程，導致設備故障。

（6）工作人員素質方面。

員工缺乏責任心和主人翁意識，在工作中存在不積極保護、不主動維護的心態，認為設備損壞與自己無關。對此，應加強對員工的責任心的教育培養，使其樹立主人翁意識，并建立完善的責任監督制度。

3 ? ?排查方法及改進措施

3.1 ? ?排查方法

故障排查可采用“一聽二看”的方法[3]，具體如下：

（1）聽提升發動機、電動機以及回轉電機、推壓電機等運轉狀態是否正常;

（2）聽變速箱是否有異響;

（3）聽氣路是否暢通;

（4）觀察電動機、發動機整流子的光潔度以及刷架、刷窩、碳刷棒是否過度磨損;

（5）觀察聯軸器的螺絲是否松動;

（6）觀察減速箱是否存在漏油現象;

（7）觀察儀表溫度是否正常。

3.2 ? ?改進措施

（1）在操作過程中，積極推行“穩推進、慢加勁、柔和操作、不過逆回轉”的操作規范，同時樹立“三分修理、七分維護”的維修理念[1]，培養員工的主人翁意識，增強員工的責任感。在日常維護過程中，經常檢查易損元件的狀態并及時更換，對經常出現故障的部位進行預防性的檢查和處理，對于避免故障發生和故障擴大有重要作用。要根據設備運行時間和元件疲勞程度，逐漸完善日常維護內容，以便能更好地、有重點地對設備進行維護，從而保證設備的出動率，延長設備使用壽命。

（2）加強設備的日常維護和保養，建立嚴格的設備排查時間表。針對不同類型的設備，根據其零件更換或損壞周期，制訂具有針對性的故障排查表，同時根據每個零件的使用標準，制訂合理的維護保養計劃。特別是對變速箱油、潤滑油等應進行嚴密的監控，由于工作環境過于惡劣，要堅決避免出現潤滑油中摻入雜物造成齒輪卡滯等完全可以避免的故障;對變速箱油、潤滑油的溫度也要進行必要的監控，保持油脂加注時的清潔;根據現場實際情況合理分析推壓軸套的注油間隔時間，保證充分潤滑。

（3）積極引進先進的儀器和技術，對各減速箱的參數狀態進行高精度監測，出現異常時及時提醒工作人員。

（4）在檢查檢修過程中，要對各個配件的外形、尺寸進行檢查，例如目測和尺測等，目測內容主要包括配件表面是否存在點蝕、磨損、劃痕、變形等缺陷，尺測為尺寸數據的精確測量。為了控制各個配件之間的配合精度，出現異常應該及時反饋。

（5）安裝推壓機構防過載保護裝置，WK-35電鏟通過推壓電動機帶動推壓膠帶，推壓膠帶再推動推壓輸入軸進行轉動，推壓膠帶在推壓電動機以及推壓輸入軸之間起到傳遞作用。在推壓電動機、推壓輸入軸部位分別安裝測速編碼器，分別獲取電鏟用于帶動推壓膠帶的推壓電動機的轉速作為電動機轉速以及推壓輸入軸的轉速;通過信號電纜將監測到的兩個速度信號傳送到信號接收器PLC的計數模板中，計數模板再將二者經過轉化后發送到PLC的中央處理器中，PLC的中央處理器中的程序可以將推壓電動機的轉速與推壓一軸進行對比，當二者最大速度超過一定的差值且持續3 s時，說明膠帶出現了嚴重的打滑現象，表明推壓斗桿受到較大荷載，此時應停機使推壓機構得到保護[4]。

4 ? ?結語

減速箱作為電鏟動力系統的重要部件，在工作中承受著巨大的荷載，本文通過對WK-35電鏟各減速箱歷年故障數據進行統計，分析了減速箱的故障情況，并提出了有針對性的排查措施以及改進方法。另外，本文還總結了先進的操作規范以及維護理念，可采用先進的設備，例如安裝推壓機構防過載保護裝置，對減速箱的狀態進行監測和報警，從而延長設備的使用壽命，降低故障發生的頻率。

[參考文獻]

[1] 王清心.WK-35電鏟疑難故障及維護[J].煤炭工程，2017，49（7）：84-86.

[2] 王樹兵.WK-35電鏟推壓減速箱齒輪失效分析[J].露天采礦技術，2015（3）：35-36.

[3] 李興華.淺談WK-4A型電鏟提升傳動系統的常見故障及診斷方法[J].黑龍江冶金，2015，35（4）：48-50.

[4] 劉穎.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析及改進措施[J].煤炭技術，2013，32（1）：38-39.

收稿日期：2021-10-20

作者簡介：張偉（1975—），男，天津人，技師，研究方向：露天礦采礦設備的維護維修。