PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成國(guó)產(chǎn)化改造淺析

李建民+沈成杰

摘 要：本文通過(guò)分析PH4100XPC電鏟前向?qū)л喛偝稍O(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，及由于這些問(wèn)題造成的故障。針對(duì)這一現(xiàn)狀提出改造方案，并通過(guò)對(duì)比改造前后的設(shè)計(jì)，對(duì)比改造前后的性能特效，證明國(guó)產(chǎn)化改造不僅可降低生產(chǎn)成本，而且能大幅降低維修工作量。

關(guān)鍵詞：PH4100XPC前導(dǎo)向輪；國(guó)產(chǎn)化；改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TD422 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中煤平朔集團(tuán)有限公司是全國(guó)先進(jìn)的露井聯(lián)采大型礦山企業(yè)，建礦初期主要以露天采掘?yàn)橹鳎短焐a(chǎn)主要采用“單斗電鏟-卡車(chē)-半固定破碎站-帶式輸送機(jī)”的半連續(xù)開(kāi)采工藝。露天采掘設(shè)備及生產(chǎn)輔助設(shè)備主要以進(jìn)口為主，露天主要生產(chǎn)設(shè)備有電鏟、大型礦內(nèi)自卸車(chē)、鉆機(jī)、輔助工程機(jī)械等設(shè)備。電鏟是主要的采掘設(shè)備，目前平朔公司共有6類(lèi)電鏟（PH2800XP、PH2800XPB、PH4100XPC、BE395BI、太重WK-35、太重WK-55），合計(jì)數(shù)量38臺(tái)。

PH4100XPC電鏟是目前斗容最大的電鏟，斗容為58m3/60m3，電鏟凈重1256.5t，電鏟行走系統(tǒng)承重大，各部件要求強(qiáng)度精度高。電鏟行走系統(tǒng)主要包含行走電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、前導(dǎo)向輪、后惰輪、履帶6部分。前導(dǎo)向輪是電鏟行走系統(tǒng)的重要組成部分，前導(dǎo)向輪質(zhì)量的可靠性決定了電鏟行走系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

1. PH4100XPC前導(dǎo)向輪國(guó)產(chǎn)化改造的意義

由于煤炭市場(chǎng)的持續(xù)不穩(wěn)定，煤炭企業(yè)面臨很大生存壓力，降本增效是企業(yè)生存的唯一出路。鑒于平朔集團(tuán)生產(chǎn)設(shè)備主要為進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備的日常保養(yǎng)及備件的更換造成很大的成本壓力。為了降低生產(chǎn)成本，減少維修工作量，設(shè)備及備件的國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)改造是降本增效的一個(gè)有效的途徑。通過(guò)設(shè)備及備件國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)改造可以大幅降低進(jìn)口備件的采購(gòu)量，進(jìn)而節(jié)約生產(chǎn)成本；也可以拓寬供貨渠道，避免進(jìn)口備件壟斷對(duì)生產(chǎn)造成的束縛。平朔公司至建礦以來(lái)國(guó)產(chǎn)化工作就一直在穩(wěn)步開(kāi)展進(jìn)行，有著豐富的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。一方面考慮到PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成進(jìn)口備件價(jià)格昂貴，且逐年遞增給生產(chǎn)造成很大成本壓力；另一方面PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及由此引起的故障。綜合考慮，對(duì)PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造。

2. PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成改造前設(shè)計(jì)

2.1 改造前的前導(dǎo)向輪總成運(yùn)動(dòng)原理

改造前的前導(dǎo)向輪總成：電鏟前導(dǎo)向輪軸固定于兩側(cè)的滑塊內(nèi)，電鏟運(yùn)行時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，前導(dǎo)向輪在履帶運(yùn)動(dòng)的作用下，被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。前導(dǎo)向輪基孔內(nèi)裝有耐磨銅套，干油潤(rùn)滑是通過(guò)導(dǎo)向輪軸頭油道一直輸送到前導(dǎo)向輪銅套與前導(dǎo)向輪軸配合的間隙中，在正常旋軸時(shí)產(chǎn)生油膜實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。由于前導(dǎo)向輪支撐著整條履帶的漲緊力并使履帶通過(guò)導(dǎo)向輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)換向，使得電鏟可以向前或向后行走。

2.2 改造前的前導(dǎo)向輪總成存在的問(wèn)題

前導(dǎo)向輪與軸承載著強(qiáng)大的負(fù)荷，運(yùn)動(dòng)時(shí)由于地面狀況變化及履帶傳送帶來(lái)的振動(dòng)、泥土、砂塵堆積于導(dǎo)向輪兩側(cè)止推墊與防塵密封處，每當(dāng)銅套法蘭與止推墊板經(jīng)磨損后產(chǎn)生間隙，此時(shí)防塵密封也有不同程度的損壞，當(dāng)電鏟轉(zhuǎn)向時(shí)，前導(dǎo)向輪會(huì)向一側(cè)擺動(dòng)，此時(shí)的泥、砂會(huì)從間隙最大處進(jìn)入磨擦表面，與黃油混合，形成了類(lèi)似研磨砂的破環(huán)作用，加速了銅套與軸及止推墊之間的非正常磨損。設(shè)計(jì)最大的問(wèn)題是前導(dǎo)向輪與滑塊之間采用定位銷(xiāo)固定，明知前導(dǎo)向輪兩側(cè)間隙太大現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法調(diào)整。總是一次性磨損使銅套磨碎，前導(dǎo)向輪基孔損壞，前導(dǎo)向輪磨損達(dá)到軸徑的1/3，甚至有部分軸在現(xiàn)場(chǎng)斷裂，完全報(bào)廢。統(tǒng)計(jì)電鏟平均行走運(yùn)行時(shí)間不到1200h（約18個(gè)月）前導(dǎo)向輪銅套、軸報(bào)廢，前導(dǎo)向輪基孔需要補(bǔ)焊加工外委修理，直接導(dǎo)致維修成本高，故障處理停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，工作量大，安全風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。

3. PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成改造后設(shè)計(jì)

改造后的前導(dǎo)向輪總成，從設(shè)計(jì)理念上提升了一個(gè)檔次。首先把前導(dǎo)向輪與前導(dǎo)向輪軸之間采用花鍵形式配合。當(dāng)前導(dǎo)向輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)大軸一起旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)滑塊不轉(zhuǎn)。而在滑塊基孔內(nèi)裝入耐磨銅套，潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)滑塊油道分兩個(gè)途徑進(jìn)入潤(rùn)滑摩擦面。一路進(jìn)入銅套與軸之間、銅套兩側(cè)端面進(jìn)行潤(rùn)滑。另一路通過(guò)滑塊及銅套外側(cè)油道供給止推銅墊與花鍵套端面進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)新鮮的潤(rùn)滑油充滿(mǎn)了各個(gè)摩擦面的間隙形成油膜潤(rùn)滑，多余的廢油經(jīng)防塵密封向外排出。保證了銅套與大軸之間，銅套的兩側(cè)端面及花鍵套端面與止推墊之間都能得到很好地潤(rùn)滑。

4. PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成改造前后對(duì)比

4.1 經(jīng)過(guò)改造由原來(lái)的導(dǎo)向輪總成輪側(cè)間隙不可調(diào)變?yōu)榭烧{(diào)整，軸頭兩側(cè)設(shè)有定位套，當(dāng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，若出現(xiàn)止推墊及銅套端面磨損，輪側(cè)間隙增大時(shí)，可通過(guò)軸頭定位套內(nèi)設(shè)置的墊片數(shù)量的減少來(lái)實(shí)現(xiàn)各摩擦面間隙的調(diào)整。如此設(shè)計(jì)不僅可以很好的保護(hù)銅套，而且也方便日常檢修維護(hù)。

4.2 前導(dǎo)向輪與前導(dǎo)向輪軸以花鍵的形式連接，與原設(shè)計(jì)相比，連接受力更為均勻；因花鍵槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小；花鍵連接接觸面較原來(lái)增加，因而可承受更大的負(fù)荷，導(dǎo)向性更好。

4.3 耐磨銅套改裝在前導(dǎo)向輪滑塊上，由于設(shè)計(jì)的改進(jìn)，銅套與軸接觸面積由原來(lái)的4460cm2，變成了改進(jìn)后的8463cm2，面積增大約一倍，單位壓強(qiáng)降低，磨擦力隨之減少，不僅大幅提升了軸的使用壽命，而且也成倍地提升了銅套的使用壽命。

4.4 改進(jìn)后的前導(dǎo)向輪總成，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)與原設(shè)計(jì)沒(méi)有太大的區(qū)別，而且大量地縮短了更換時(shí)間，減少了銅套及導(dǎo)向輪滑塊的更換次數(shù)。

5. PH4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總改造意義及推廣應(yīng)用

5.1 目前平朔公司有PH4100XPC電鏟11臺(tái)，單臺(tái)使用前導(dǎo)向輪兩件，原前導(dǎo)向輪進(jìn)口價(jià)為140萬(wàn)元/件，國(guó)產(chǎn)化改造后的前導(dǎo)向輪總成改造價(jià)格為90萬(wàn)元/件，單臺(tái)可節(jié)約成本約100萬(wàn)元/件。前導(dǎo)向輪總成一個(gè)大修期（四年）更換一次，11臺(tái)電鏟平均每年可為公司節(jié)約生產(chǎn)成本275萬(wàn)元。國(guó)產(chǎn)化改造前導(dǎo)向輪總成不僅可以延長(zhǎng)前導(dǎo)向輪銅套、前導(dǎo)向輪軸及前導(dǎo)向輪滑塊的使用壽命，還大幅地減少了維修工作量。

5.2 目前平朔公司還沒(méi)有對(duì)電鏟前導(dǎo)向輪總成進(jìn)行大規(guī)模改造，但是通過(guò)理論研究與實(shí)踐證明，電鏟前導(dǎo)向輪總成的國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)優(yōu)勢(shì)明顯，有很大的推廣空間。

結(jié)論

通過(guò)跟蹤分析研究4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成出現(xiàn)故障的原因，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成發(fā)生故障的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，利用軟件進(jìn)行模擬分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。根據(jù)分析與制造廠商設(shè)計(jì)出改造方案，利用模擬軟件反復(fù)測(cè)試試驗(yàn)后進(jìn)行樣件加工制造，組裝樣件進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。通過(guò)試驗(yàn)運(yùn)行，跟蹤記錄改造后4100XPC電鏟前導(dǎo)向輪總成的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，分析對(duì)比得出4100XPC電鏟前導(dǎo)輪總成國(guó)產(chǎn)化改造較原設(shè)計(jì)有明顯優(yōu)勢(shì)，備件使用壽命明顯延長(zhǎng)。不僅可降低生產(chǎn)成本，還可以大幅度降低維修工作量提高設(shè)備出動(dòng)率。再一次充分肯定了進(jìn)口設(shè)備及備件國(guó)產(chǎn)化的可行性，國(guó)內(nèi)企業(yè)要想做大做強(qiáng)，進(jìn)口設(shè)備及備件國(guó)產(chǎn)化是必要且是唯一途徑。

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