某地下礦山重型板式給料機(jī)支重輪改造與應(yīng)用

張云峰

(首鋼礦業(yè)公司杏山鐵礦)

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某地下礦山重型板式給料機(jī)支重輪改造與應(yīng)用

張云峰

(首鋼礦業(yè)公司杏山鐵礦)

摘要某地下重型板式給料機(jī)工作環(huán)境潮濕，支重輪機(jī)構(gòu)因設(shè)計缺陷，維修和潤滑注油困難。設(shè)備運行時支重輪機(jī)構(gòu)密封圈和軸承損壞、滾輪和軸磨損嚴(yán)重，甚至脫落，常造成設(shè)備停機(jī)檢修，影響礦山生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在分析支重輪機(jī)構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，分析了問題產(chǎn)生的原因。通過采取實心通軸代替支重輪組，增大支重輪直徑，在鏈節(jié)外側(cè)安裝軸承座，支重輪采用平輪半體對開、輪軸同體結(jié)構(gòu)等改進(jìn)措施，支重輪部件磨損情況大為改善，延長了使用壽命，設(shè)備運行平穩(wěn)，維修保修方便。應(yīng)用結(jié)果表明，支重輪改進(jìn)后，增強(qiáng)了設(shè)備對環(huán)境的適應(yīng)能力，設(shè)備完好率提高到99%～100%，部件損耗和維修工人勞動強(qiáng)度大幅降低，有利于實現(xiàn)低成本生產(chǎn)，改造經(jīng)驗對其他支重輪的改造具有一定的實際參考價值。

關(guān)鍵詞重型板式給料機(jī)支重輪實心通軸

首鋼礦業(yè)公司杏山鐵礦主溜井物料輸出設(shè)備ZB1 800 mm×12 000 mm型重型板式給料機(jī)(沈陽礦山機(jī)械有限公司生產(chǎn))于2011年7月安裝在標(biāo)高-378 mm的水平破碎硐室，并投入使用，平均作業(yè)時間13.5 h/d，輸送礦石1.05萬t/d。近兩年由于作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣、設(shè)計缺陷等原因，該重型板式給料機(jī)暴露出支重輪潤滑不及時、維修難度大、使用壽命短等問題。結(jié)合杏山鐵礦生產(chǎn)實際，對支重輪存在的缺陷進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，以消除故障，確保該板式給料機(jī)正常穩(wěn)定運行。

1支重輪存在問題及原因

該重型板式給料機(jī)的支重輪主要起到支承鏈條的作用，防止鏈板因載荷和自重而產(chǎn)生較大的撓度，保證鏈條正常運行并承受一部分物料的沖擊力和料倉的壓力。支重輪軸線與主軸平行，依次布置5縱26排，每排5組共130組。其中外側(cè)支重輪每排2組共52組，直徑150 mm，中間支重輪每排3組共78組，直徑130 mm。兩種支重輪滾輪長短、直徑不同，外側(cè)支重輪需要托鏈運行，外形尺寸較大。支重輪結(jié)構(gòu)見圖1。

1.1存在問題

該重型板式給料機(jī)在使用過程中支重輪常出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

圖1　支重輪結(jié)構(gòu)示意

(1)密封圈損壞。由于井下潮濕，給料機(jī)鏈板縫隙撒落的粉礦和水分混合成泥水狀附著在支重輪表面。支重輪轉(zhuǎn)動時，泥水在鏈板不均勻的壓力和摩擦力作用下滲透到密封圈內(nèi)部，使其變形、脫落，失去密封作用，直接導(dǎo)致后期支重輪嚴(yán)重?fù)p壞?，F(xiàn)場密封圈損壞情況見圖2。

圖2　密封圈損壞

(2)軸承損壞。密封圈密封失效脫落后，泥水直接進(jìn)入支重輪內(nèi)部，造成軸承潤滑油變質(zhì)。同時，固體顆粒進(jìn)入滾動軸承滾道加劇軸承磨損，最終使軸承滾珠脫落，滾動軸承成為滑動軸承并迅速損壞。鏈板的擠壓使端蓋和滾輪不斷發(fā)生變形，軸承和滾輪內(nèi)壁直接互相磨損，最終破碎脫落，見圖3。

圖3　軸承損壞

(3)滾輪磨損。軸承損壞后，滾輪無法與鏈板接觸面平行接觸，鏈板運行不平穩(wěn)加劇滾輪表面的不均勻磨損，嚴(yán)重時滾輪外壁被磨出較深的溝槽，滾輪內(nèi)壁與軸直接摩擦也加速其磨損，內(nèi)外壁多被磨損成不規(guī)則形狀，見圖4。

圖4 　滾輪磨損

(4)軸磨損。軸承損壞后，軸與滾輪內(nèi)壁、支座直接擠壓磨損變形，直至脫落，見圖5。

圖5 　軸磨損

1.2原因分析

(1)環(huán)境惡劣是造成支重輪發(fā)生故障的直接原因。該設(shè)備安裝于地下硐室，潮濕環(huán)境和物料撒落現(xiàn)象難以避免，支重輪嚴(yán)重銹蝕，磨損難以控制。

(2)支重輪日常維護(hù)潤滑困難是造成故障的主要原因。支重輪要求定期檢查維護(hù)，人工注入潤滑油脂進(jìn)行潤滑。由于現(xiàn)場支重輪安裝于鏈板內(nèi)部，上下鏈板間距不足500 mm，空間狹小，每一排支重輪中間3組只有在長時間停機(jī)拆除3塊以上鏈板時才能進(jìn)行人工注油，大部分支重輪難以實現(xiàn)常規(guī)的潤滑保養(yǎng)。

(3)磨損的支重輪未能及時修復(fù)、更換是故障擴(kuò)大的根本原因。支重輪設(shè)計更換周期為6個月，實際使用壽命僅2個月甚至更短。損壞脫落的支重輪若不及時發(fā)現(xiàn)檢出，會卡在鏈板中間，使板式給料機(jī)因故障停機(jī)。杏山鐵礦僅設(shè)計了一條主溜井破碎生產(chǎn)線，重型板式給料機(jī)檢停率較低。支重輪維修、更換需停機(jī)放空物料，拆除鏈板，耗時 4 h以上，緊迫的生產(chǎn)任務(wù)使頻繁損壞的支重輪得不到及時維修、更換，只能在大部分支重輪嚴(yán)重?fù)p壞后集中進(jìn)行，造成惡性循環(huán)。同時，更換下來的支重輪大部分已磨損嚴(yán)重，修復(fù)再利用難度很大，價值低。

2改進(jìn)方案

支重輪損壞是一個故障累積的過程，根據(jù)原因分析，確定改進(jìn)的切入點是完善設(shè)計缺陷。

2.1減少和消除故障點

原支重輪機(jī)構(gòu)每組支重輪都會發(fā)生軸承碎裂、滾輪磨損等故障，發(fā)生故障的概率高；正常運行時需對130組支重輪位進(jìn)行日常檢查，檢查工作量大。在保證工作需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下改進(jìn)。

(1)用實心通軸支重輪組代替縱向獨立的支重輪組，固定于通軸上，輪、軸同時轉(zhuǎn)動，形成轉(zhuǎn)動心軸，將支重輪布置由5縱減至1縱。

(2)增大支重輪直徑，將26排支重輪改為13排，兩側(cè)和中間支重輪的直徑分別增大至280 mm、310 mm。改進(jìn)后，130組支重輪減少到13組，故障點大大減少，從根本上降低了設(shè)備的故障率[1]。

2.2優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計

原支重輪受鏈板磨損和擠壓作用，鋼結(jié)構(gòu)支座基礎(chǔ)容易變形開裂。每排5組獨立的支撐點隨支重輪的損壞很快發(fā)生變化，尤其是中間3組支重輪損壞后，支撐點由5點變2點，鏈板失去有效支撐后運行不平穩(wěn)，容易變形。采取了具體的改進(jìn)措施，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

(1)選取φ120 mm較大直徑的通軸安裝實心通軸支重輪組，克服重板和物料自重，抗擊鏈板的沖擊和擠壓，保障鏈板支撐點分布均勻。

(2)延長通軸，利用原有基礎(chǔ)梁將軸承座安裝在鏈節(jié)外側(cè)，避免撒落的泥料進(jìn)入，便于潤滑油脂的注入和支重輪的拆卸與安裝。

(3)支重輪按原間距布置在通軸上，平鍵聯(lián)接的支重輪周向固定，軸肩+軸肩的軸向固定。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化沿用了原基礎(chǔ)槽鋼梁，提高了托鏈承壓效果，有效避免了支重輪受到的干摩擦。

2.3降低維護(hù)維修難度

為方便日常潤滑維護(hù)保養(yǎng)及安裝、維修，著重進(jìn)行了以下改進(jìn)。

(1)支重輪采用平輪半體對開結(jié)構(gòu)，雙面夾緊套螺栓固定。拆卸更換時，僅需拆裝兩側(cè)螺栓，由頂絲卸下夾緊套。

(2)固定心軸改為轉(zhuǎn)動心軸，支重輪機(jī)構(gòu)設(shè)計為輪軸同體，中間輪無需潤滑，僅對兩側(cè)軸承座潤滑即可。同軸的實心通軸支重輪轉(zhuǎn)動一致，能夠更好地支撐平衡鏈板。維修時，僅拆除兩側(cè)軸承座就能整體抽出支重輪組。

3改進(jìn)效果

該重型板式給料機(jī)于2013年進(jìn)行以上改進(jìn)后，取得了較為滿意的效果。運行810 h、運輸?shù)V石57萬t后，未發(fā)生故障，預(yù)計使用壽命在2 a以上。

(1)支重輪組滿足支重承載要求，鏈板運行平穩(wěn)。除兩側(cè)支重輪組與托鏈接觸處表面輕微磨損外，其他部位無明顯變化。重型板式給料機(jī)正常運行，設(shè)備完好率由90%～93%提高到99%～100%。

(2)現(xiàn)場維護(hù)人員可隨時檢查兩側(cè)軸承，注油潤滑等保養(yǎng)維護(hù)工作量大大降低，潤滑標(biāo)準(zhǔn)和效果得到提升。

(3)延長了支重輪使用壽命和備件使用周期，降低了運行成本。一組實心通軸支重輪組代替10組原支重輪，節(jié)約設(shè)備成本17.16萬元。改造前支重輪部分備件消耗高達(dá)0.17元/t，改造后低于0.05元/t。

(4)易發(fā)故障的點位減少，安裝拆卸方便。更換支重輪僅需要拆除兩側(cè)軸承支座，抽出支重輪組，拆除螺栓卸下夾緊套即可。改進(jìn)前后，支重輪工作狀況見圖6。

圖6　改造前后支重輪狀況

4結(jié)論

(1)采用實心通軸支重輪組代替原重型板式給料機(jī)原獨立的支重輪、增大支重輪直徑等方法，將原130組支重輪減少到13組，大大降低了故障點，明顯改善了支重輪磨損、脫落狀況，設(shè)備完好率達(dá)到99%～100%。軸承座安裝在鏈節(jié)外側(cè)，有效避免了撒落泥料的進(jìn)入，方便潤滑注油和設(shè)備維修。

(2)該支重輪機(jī)構(gòu)改進(jìn)措施的實施，在很大程度上完善了設(shè)備缺陷，提升了給料機(jī)適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，在保證鏈板運行平穩(wěn)、提高設(shè)備使用壽命及維護(hù)維修便宜性、降低運行成本和備件損耗等方面具有顯著效果，值得同行業(yè)借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]董雋瑜，梁志剛.BWJ1 600×10 000重型板式給料機(jī)托輪及槽板的改進(jìn)[J].礦山機(jī)械，2011(5):129-130.

(收稿日期2016-02-16)

張云峰(1978—)，男，工程師，064403 河北省遷安市首鋼礦業(yè)公司杏山鐵礦。