斗輪機回轉支承大齒圈損壞及整治策略研究

葉流芳　黃富恩

摘 要：斗輪機是煤炭等作業中必不可少的設備，其為企業經濟效益的提高做出了重大貢獻。但是由于斗輪機需要連續不斷的運行，回轉支承大齒圈經常會發生故障，磨損程度越加嚴重，某些輪齒甚至出現了塑性變形，還有些輪齒被“根切”。如果此情況一直存在下去，煤炭等作業流程將會大受影響，同時大齒圈的應用年限也會大大縮短。文章首先對斗輪機回轉支承大齒圈損壞狀態以及原因進行了概述，其次對其整治方案進行了研究以及比較，僅供參考借鑒。

關鍵詞：斗輪機；大齒圈；整治策略

中圖分類號：U693 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0097-02

斗輪機也可以被稱之為斗輪堆取料機，其主要是用來裝卸散狀物料。作為高效裝卸設備，應用范圍非常廣泛，比如港口、水泥、發電廠等，由于上述場地的散料數量比較多，需要大型的裝卸設備才能夠完成裝卸任務。本文以某公司使用的兩臺斗輪機為例，這兩臺斗輪機主要是應用在煤炭裝卸中，運行已經超過了上萬小時，吞吐量已經超過了上千萬噸。但是由于連續作業，這兩臺斗輪機上工作級別比較高的大齒圈出現了損壞，嚴重影響了該公司的經濟效益，為此，公司維修人員了解損壞情況之后，采取了整治策略。

1 大齒圈輪齒損壞狀況及其原因

1.1 損壞狀況

該公司所應用的大齒圈型號是132、50、4000，其模數是25，齒數是173，齒寬為18 cm，內圈與外圈共有160個安裝孔。大齒圈與斗輪機之間，應用螺栓進行連接，螺栓數量為80個。該公司斗輪機應用的過程中，出現了大齒輪斷齒故障，維修人員通過詳細分析，同時對回轉大齒圈展開了基本的測量與觀察，維修人員發現大齒圈上的齒輪存在著比較嚴重的損壞現象，損壞最為嚴重的是98～164號之間，而其他齒輪則沒有明顯的損壞跡象。

另外，維修人員通過觀察，發現小齒輪軸線已經出現了明顯的歪斜情況，小齒輪和大齒圈之間的嚙合位置，上端與下端之間的差距不到0.5 mm，可想而知，其歪斜情況的嚴重性。斗輪機的回轉支承大齒圈示意圖，如圖1所示。

1.2 原因分析

本公司所使用的斗輪機上部機體重量非常大，達到了312 t，因此該斗輪機的回轉慣性十分強大。斗輪機在進行回轉運轉時，因為物料存在著負載，尤其是回轉取料時，會形成阻力矩，此外，斗輪機運轉時多次的回轉起、制動，這就會造成上部機體不停的左右回擺，產生比較大的沖擊。

上述情況使得大齒輪輪齒、小齒輪輪齒需要承受更大的應力。因為大齒圈輪齒硬度并不高，所以經常出現磨損，甚至是被不斷的擠壓，產生了變形。但是大齒輪輪齒硬度非常高，雖然沒有發生變形，但是卻直接被折斷。正是由于大齒圈輪齒損壞程度越加嚴重，變形程度越加嚴重，使得大齒圈與小齒輪之間嚙合越加的不正常。

由此，使得大齒圈輪齒磨損程度越來越嚴重，最嚴重的就是被“根切”另外，驅動裝置軸線出現了嚴重的走位情況，因此大齒輪輪齒發生了折斷，這一過程在不斷的循環，導致了惡性循環。

而大齒圈98～164號之間的輪齒損壞尤其嚴重，這主要是因為斗輪機在進行堆取料工作時，懸臂工作范圍不正常。此種斗輪機的各個數據參數為：堆料范圍是-110～110 °之間，取料范圍是-135～135 °，此上述參數是懸臂設計標準范圍。一般而言，斗輪機作業時，應該向著走前方以及右前方，即范圍為-85～85 °之間，這一范圍中-5～5 °之間被看作是過渡段，因為回轉驅動裝置通常安裝在正后方，而98～164號齒輪完全處于這一區段，因此斗輪機運轉期間，此區間的齒輪損壞程度尤其嚴重。

2 整治方案的探討與比較

這兩臺斗輪機中，有一臺斗輪機大齒圈損毀非常嚴重，小齒輪多次被折斷，已經無法繼續作業，因此維修人員開始對其進行整治，其整治方案主要有以下幾種。

2.1 購買與之相同的回轉支承大齒圈，進行修理安裝

此種方案可以保證大齒圈以及驅動裝置達到標準，尤其是在安裝過程中，幾乎不會出現任何的問題。但是需要考慮的是，大齒圈價格十分昂貴，通常情況下，需要半年才能夠生產完成，需要提前訂購，而現今該公司需要立即使用，無法等待半年。

另外，大齒圈的拆卸與安裝工作十分困難，既要對上部機體首先進行拆分，還需要對其進行頂升，難度比較大。

除此之外，斗輪機的動力以及控制裝置都處在大齒圈正中心，如果要拆除大齒圈，必須要將動力以及控制裝置全部拆除，再進行安裝，同時還需要進行電氣調試，這樣的工作量與安裝斗輪機幾乎相同，因此該方案既需要花費大量的成本，同時還需要比較長的工期，安裝難度也非常大，因此并不可取。

2.2 對已經出現嚴重損壞的輪齒展開修補

此種整治方案看起來十分簡單，而實際上，依然存在著比較大的難度，因為大齒圈材質是50 Mn，其主要化學成分有有C、Mn。鋼材的可焊性通常是以碳當量作為參照，如果碳當量已經超過了0.6%，則說明鋼材的可焊性非常差，但是此斗輪機中有70個齒輪需要進行焊接，同時還需要在現場預熱、修補、保溫。這項工作幾乎不能完成，加之因為需要焊接的位置在輪齒運行表面，如果焊接成功，維修人員還需要對齒面進行進一步的修整，這樣才能夠保證漸開線規范，但是這項工作也是幾乎不能完成的。再加之因為焊接范圍比較大，對齒輪材質會產生比較大的影響，而這種影響并不能預先預測。

綜合考慮，此種方案也不可取。

2.3 維修人員對大齒圈的移位進行旋轉

將工作區段的輪齒調換到并不是工作區段的位置。這主要是因為大齒圈出現嚴重損壞的齒輪并不多，大約是全部輪齒的1/3左右。可以設想將這部分輪齒轉到非工作區，或至少是非斗輪機堆、取料帶載工作區，而將大齒圈非工作區段（閑余部分）齒形較好的輪齒換至經常帶載的工作區。

該方案的實施關鍵是，只需要利用簡單的工裝將斗輪機上部機體頂升幾個毫米，使大齒圈處于浮動狀態，然后實施旋轉即可。

此方案相對于方案一無需對大齒圈進行拆卸、換裝操作，也避免了中心穿線管及電纜的拆裝等一系列的后續工作，能使大齒圈的閑余部分輪齒得到充分的利用，施工費用少，工期短，對港口生產十分有利；

相對于方案二，技術上可行，可操作性強，大齒圈旋轉移位后，與小齒輪嚙合的輪齒形態是有保證的。但該方案所不利的是，施工有一定的危險性，安全技術措施必須十分周全。

通過上述三種方案的探討和比較，我們決定采用方案三。

3 結 語

維修人員將大齒圈轉位安裝之后，經過對斗輪機多次的回轉試車，發現無論是大齒輪，還是小齒輪，嚙合狀況都已經達到要求。維修人員經過了兩個月的連續觀察，發現斗輪機運行正常并沒有發現任何的故障。針對斗輪機回轉大齒圈損壞而采取的整治方案，大約花費10萬，整治時間大約為15 d，成本低、工期短，效果顯著。

通過這些整治，我們發現，在日常工作中，工作人員務必要按照規范來操作斗輪機，尤其是取料不能超過標準限度，否則，齒輪會因為受力過大而再一次出現損壞。

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