煤礦機械中鉸銷潤滑結構與方法探究

摘要：文章首先列舉了幾種典型的煤礦機械中的鉸銷潤滑結構，通過對這些結構的對比和分析，指出雖然這些結構經常被人們使用，但是它們仍然是優點與問題并存的。因此，文章提出了一種新型的鉸銷潤滑結構，該結構能更適用于煤礦機械中鉸接軸的潤滑，通過對這種新型鉸銷潤滑結構的介紹以及其與傳統鉸銷潤滑結構的對比，展現了新型鉸銷潤滑結構的優勢以及發展前景。

關鍵詞：煤礦機械；鉸銷潤滑結構；鉸接軸；零件加工技術；潤滑效果

中圖分類號：TH117 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）33-0138-03

1 概述

隨著社會的進步和科學技術的不斷發展，工業領域中的零件加工技術也日益變得成熟和完善，越來越多的先進工藝被使用到了各個領域之中，其中就包括煤礦機械中的新型鉸銷潤滑結構。目前，鉸銷潤滑結構仍然是一種精密、復雜的結構，要求設計人員對其高度重視，否則不僅會使設計出的結構存在缺陷，還有可能對操作人員的人身安全帶來威脅。

鉸銷在重型煤礦機械中的受力狀況非常復雜，雖然鉸銷能直接承受工作所帶來的負荷，但是仍然需要一個能夠保證其靈活轉動的單元來完成。因此，在對煤礦機械鉸接銷軸進行設計時，除了要保證煤礦鉸銷的結構有足夠的強度外，還要有非常可靠的潤滑效果，從而使磨損的程度減小，延長其使用的壽命。由于干油潤滑是一種能在高壓、高熱的環境下給振動、沖擊、變動載荷的摩擦表面進行潤滑的物質，因此煤礦機械中的鉸接銷軸一般使用干油潤滑。

2 不同結構上的不同潤滑方法

2.1 潤滑脂潤滑的方法

目前應用最廣泛的一種鉸銷潤滑方式是采用潤滑脂進行潤滑，這種方法一般被應用在銷軸上機加工油道內。其組成結構包括銷軸、側襯套、襯套、擋塊、側支座、支座。其中，支座孔和襯套外徑一般是采用過渡配合的方式進行配合的，軸和襯套內徑的配合則采用的是間隙配合的方式進行配合。此外，該結構主要是在銷軸的端面上采用機加工的方式加工出一條與銷軸軸線方向垂直的主潤滑油道，而在圓柱面的方向則添加了許多個與軸線相垂直的副潤滑油道，保證了補充潤滑脂時，從而實現通過端面的油杯注入的潤滑脂可以順利地通過主、副油道流進襯套與銷軸配合的銷軸圓柱面，形成一層薄薄的油膜，使其起到潤滑的作用。為了使襯套和銷軸的配合面能夠達到充分潤滑的程度，還常常在副油道的出口機加工許多潤滑油擴散孔。在應用該結構進行潤滑時，在襯套的表面也會出現某一種形狀的機加工形成的儲油槽，這一儲油槽的作用就是在補油的過程中可以儲存極少量的潤滑油。先在銷軸時進行機加工一個油道，然后再采用潤滑脂潤滑的方法進行潤滑。這種潤滑方法的特點在于潤滑油都是采用鋰基潤滑脂進行的。這種方法結構雖然簡單，但是很可靠，而且有著較高的承載能力和較低的成本。不足之處則是必須定期補充油脂和進行檢查，這樣一來，維修人員的勞動強度就大大提高了，從而使得效率無形之中就降低了。除此之外，當工作條件惡劣時，粉塵、顆粒等污染物往往會通過間隙落到油脂的加注孔道和鉸銷的回轉面等處，從而使油脂變干或者凝結，嚴重時會堵塞注油孔道，造成潤滑作用失效，長此以往接觸面會變得越來越粗糙，進而加速了接觸面的磨損，使得鉸銷的使用壽命大大降低。

2.2 油脂潤滑的方法

如果銷軸上的潤滑油道增加過多就會使銷軸的強度減弱，尤其是加熱銷軸表面時，如果沒有及時有效地保護銷軸圓柱面的出油孔，很容易使其出現裂痕，導致銷軸斷裂，從而發生嚴重的事故。這不僅僅使得設備無法正常運行，還有可能給操作人員的人身安全帶來威脅。所以，為了滿足工作條件的需要，應該提高銷軸的安全系數，要想使這些問題得到有效控制，可以考慮在支座上機加工油道，這種方式能很好地起到潤滑的作用。

導油孔是在支座底部加工的，往其內部注入油時，油脂就會通過導油孔直接到達襯套的外表面。然后通過襯套上的導油孔進入儲油槽內，從而實現潤滑的作用。雖然該潤滑方式很輕松地提高了銷軸的強度，但是仍然存在著許多問題，還有待于進一步改進。

2.3 采用自潤滑軸承進行永久性潤滑的方法

采用自潤滑軸承進行永久性潤滑方法的鉸銷結構包括銷軸、側自潤滑軸承、自潤滑軸承、擋塊、側支座和支座等。其中支座孔和軸承的外徑一般采用過盈配合的方式進行配合，而銷軸與內徑則采用的是間隙配合的方式相互配合的。

自潤滑軸承的先進之處在于其基體是用優質的且強度較高的銅合金制成的，并且在基體上會鉆出許多小孔來，孔內放入了若干量的固體潤滑劑。這種設計可以使軸承在轉動時，摩擦面之間的固體潤滑劑被摩擦，從而在接觸面之間形成一層光滑且薄的潤滑膜，進而實現銷軸的潤滑。該潤滑結構適用的情況很廣泛，比如在重載、低速、高熱等無法形成潤滑油膜的狀態下運行時，維護保養或檢修周期過長時，由于結構空間或工作環境等限制條件的出現無法進行供油潤滑時，所處的工作環境的溫度變化較大時，由于工作介質的影響導致使用性能發生變化時，高負荷下啟動或頻繁啟動的情況下，均可以使用該結構進行潤滑。

此外，這種潤滑方法還存在諸多優點，比如在中短期時間內，摩擦系數小，潤滑效果好，耐高溫，承受能力強，不用進行維修和保養，可以在各種惡劣的工作條件下正常工作等。但是其自身也存在著一些劣勢，如在長期使用的過程中，尤其是長時間受到油液浸泡而產生污染時，固體潤滑劑會產生固化、干結的趨勢，使得鉸銷處發出不正常的響聲，更嚴重時會使軸與軸之間處于抱死的狀態，從而徹底失去了潤滑的效果。

2.4 采用自動集中油脂潤滑的方法

自動潤滑的方法存在很多優點，如潤滑定時定量、安全環保、省工降費等。這種方法與傳統的手工潤滑方法相比，克服了注油量過多、潤滑的周期過長、注油時遺漏到外面等難題，從而保證了各個摩擦面之間能夠維持可靠、足量的油膜，所以在煤礦機械中，自動集中油脂潤滑的方法受到越來越多人的青睞和應用，得到了全面的推廣。然而這種方法并不是十分完美的，仍然存在著不足之處。不僅油脂潤滑系統的價格比一般的潤滑系統要高，就連對其進行管理和維護的工作人員的專業技能和知識水平也要比一般的高。同時，還要保證干油集中潤滑方式給油要到位、給油量要足夠，這一點既是潤滑系統的關鍵問題，又是其難點所在之處。endprint

鉸銷干油集中潤滑技術一般被應用在鉸銷非常多且分散的設備上，因此要想只改變某一個鉸銷的給油量是非常困難的幾乎做不到，要想做到這一點就必須通過分配器油口的短接來實現。但是，如果有任何一個油口被堵死都有可能導致相對應的閥芯沒有辦法動作，從而造成整個分配器都沒有辦法進行工作，最終使得整個潤滑系統失效。

3 新型潤滑結構與方法

3.1 普通潤滑方式存在的問題

前四種所舉的潤滑方式都是典型的鉸銷潤滑方式，除了永久潤滑的方法使用了自潤滑軸承外，其余的基本上都是在于軸配合的軸套或支座上火鉸接軸上形成某一形狀的儲油槽并在該儲油槽內注入并儲存一部分潤滑脂，在使用的過程中一般是通過儲油槽向其補充油脂，使軸套與鉸接軸之間相互配合，形成一層既薄又光滑的油膜，從而實現潤滑的效果。但是在惡劣的工作環境中或環境中存在非常多的粉塵的情況下，如采煤機設備、巖巷掘進設備的鉸銷，這些設備所處的工作環境含有大量的粉塵，因此粉塵就很容易通過鉸銷配合面之間的間隙進入到回轉面上、潤滑脂的加注孔等處，從而使得發生潤滑脂干結或者油孔被堵塞的現象，將其潤滑的功能破壞，造成鉸銷和與其相配合作用的組件之間磨損情況變得更加嚴重，使得鉸接件在進行回轉運動時產生巨大的晃動，進而導致鉸接處的支座和銷軸發生破壞或變形，甚至出現斷裂的故障。這樣一來不僅會使生產進度受到影響，更有甚者給煤礦機械中的操作者的人身安全帶來嚴重的威脅。

3.2 新型潤滑結構與方法

由于上面所提到的鉸銷潤滑結構都存在一定的不足之處，所以我們提出了一種新型的鉸銷潤滑結構，這種結構能保證在鉸接軸的配合面處具有較好的潤滑效果，并可以使勞動者的勞動強度大大降低，進而提高了操作人員的人身安全。在新型鉸銷結構的支座上設計有一個密封的油池，這個油池的位置要比鉸銷的位置高出一點，這樣的設計可以使油池內的油脂由于重力的原因而向下流動進入導油孔。該油池的導油孔與鉸銷和襯套導油孔的配合面是相連通的。在煤礦機械設備進行工作時，襯套與鉸銷之間可以通過油池內的油脂進行持續的供油。除此之外，為了保證油脂不被損失，還要在軸套上面設置上一個密封圈。

3.3 新型結構的特點

這一結構的鉸銷由于是通過密封的油池為相應的部件供油的，因此既能使其保證具有良好的潤滑功能，又能夠使所供的油脂干凈、清潔。同時，因為在襯套上安裝了密封圈，這樣一來不僅保證了油脂不被流失，還防止了外界環境所包含的粉塵等污染物進入到油池內，從而保證了油脂的清潔程度。與傳統的潤滑結構相比，該結構有很多不同的特點：由于該結構的特殊性構造，因此不僅可以通過潤滑油來進行潤滑，還可以通過潤滑脂來進行潤滑。此外，油池內可以儲存一部分潤滑劑，這樣一來就可以在短時間內進行補油，既方便又快捷，而且還大大地縮短了進行維修處理的時間。

4 再制造軸套的實施

在煤礦機械中鉸銷潤滑結構的鏈接一般是通過軸套來實現的，由此可見好的軸套在潤滑過程中起著至關重要的作用。軸套的作用一般是防止鏈接銷軸對殼體本身產生磨損。一般的襯套潤滑方式只是通過在銷軸上加上油槽來實現的，利用油槽注油來對其進行潤滑。而新型的鉸銷潤滑結構則對軸套進行了再制造，這樣做的目的是為了提高軸套的性能。目前，再制造軸套已經在多種型號煤礦機械中得到了應用，并且得到了一致的好評。

4.1 軸套的再制造加工過程

根據質檢工作人員所做的檢測報告可以知曉，專業技術人員對軸套的再制造制定了完整、詳細的制造方案。例如，采煤機械的牽引箱與搖臂之間鉸接處軸套的設計就有著嚴格的要求。超差內孔采用電刷鍍技術進行修復，修復成功之后再對其進行加工，從而使得硬度、強度以及抗疲勞性都有了非常顯著的提高。具體的加工工藝包括：首先利用電刷鍍技術刷鍍超差的內孔。眾所周知，電鍍技術是用電化學方法來處理的一種技術，這種方法可以把基體表面所沉積的金屬處理干凈。電鍍技術裝置有陰陽極之分，工作件就是刷鍍的陰極，而陽極則是由刷鍍的鍍筆代替。這種技術一般被應用于對配合對要求極高、損傷超差極小的零部件的再制造。其次，用內圓磨床加工技術加工到所要求的尺寸。最后，對已加工完成的軸套進行檢測，并由專業的技術人與出具檢測報告。

4.2 裝配調試

將已出具合格檢測報告的再制造軸套按照圖紙設計的要求裝配到煤礦機械中的鏈接部位，并對組裝過程中出現的問題進行記錄，或是現場改進，或是根據記錄的結果進行方案的修改，對優化加工的再制造軸套進行圖紙存檔、優化，確保技術資料準確無誤，從而提高再制造軸套的效率。對軸套再制造之后，產品的性能和質量不僅沒有低于新品，甚至還超過了新品。此外，通過專業人員對其進行成本進行了測算，再制造軸套的成本只占新品成本的50%左右，既省錢又省料，而且還沒有對環境產生不良的影響。目前，再制造軸套已經在煤礦機械中得到了廣泛的應用，為今后更多的設備與結構的使用打下了堅實的基礎。

5 結語

大多數的煤礦工作環境非常差，地形也比較復雜，煤礦機械在這種環境工作時，工作裝置上的鉸銷結構會承受很大的載荷，久而久之使其造成過度磨損的現象，嚴重時甚至會使其失去應有的效果。失效的狀態一旦發生，就會使得設備的正常運轉受到影響，甚至有可能造成設備出現停機等故障。所以，設計煤礦機械中的鉸銷潤滑結構時一定要考慮到這些可能會發生的情況，設計出鉸銷合理的潤滑方式，這樣不僅可以降低鉸銷潤滑結構的磨損程度，還可以使鉸銷潤滑結構的使用壽命得到延長。經過一番分析比較之后，可以看出改進后的新型鉸銷潤滑結構能更合理地保證鉸銷潤滑效果的實現。

參考文獻

[1] 邵娟，范寧，王海龍.煤礦機械中鉸銷潤滑結構與方式研究[J].機械工程師，2013，（12）.

[2] 汪大春，王敏剛，宋文亮.取料機懸臂鉸點結構改進[J].設備管理與維修，2013，（10）.

[3] 秦光武.雙曲肘五支鉸內卷式合模機構的摩擦分析和優化設計[D].北京化工大學，2003.

[4] 李志鵬，夏兆夷，楊飛田.挖掘機動臂后鉸接軸磨損分析及改進[J].山東內燃機，2004，（5）.

作者簡介：郭自文（1974-），男，寧夏中衛人，神華寧夏煤業集團礦山機械制造維修分公司工程師，研究方向：煤礦機械設計。endprint