采煤機搖臂減速器的故障分析和處理

任玉敏

（山西省大同市晉華宮礦，山西大同037000）

引言

采煤機的截割搖臂一旦出現(xiàn)故障以后，查找故障非常困難，不但能夠?qū)?nèi)部的零件損壞嚴重，現(xiàn)場維修的難度也非常大，從而造成維修的時間太長，噸煤的成本增大[1]。為了使公司煤炭的產(chǎn)量不受到影響，如果短時間解決不了的故障問題，必須要直接更換搖臂減速器。

1 采煤機搖臂輪箱結(jié)構(gòu)

采煤機搖臂齒輪箱比較典型的電牽引的結(jié)構(gòu)，見圖1所示，采煤機的搖臂齒輪箱的減速傳動，一共有14個齒輪進行參與，減速系統(tǒng)一共分為四級：其一，齒輪的A和B是第一級的直齒圓柱的齒輪減速；其二，齒輪的C、D、E、F、G、H是第二級的直齒輪減速；其三，齒輪I、J、K是第一級的行星齒輪減速；其四，齒輪L、M、N是第二級的行星齒輪減速。

圖1 采煤機搖臂齒輪箱的典型結(jié)構(gòu)（電牽引）

在電牽引的采煤機搖臂割部末兩級，主要采用的是行星齒輪的傳動，能夠?qū)⑶皟杉墏鲃颖葴p小，將搖臂截割比較薄弱環(huán)節(jié)的一個惰輪的心軸和轉(zhuǎn)矩以及軸承和心軸上的作用力減小，從而使其搖臂截割部強度的可靠性得以有效地提升。第一級行星齒輪的傳動中，行星架和太陽輪都沒有軸承的支承，所呈現(xiàn)的都是浮動的狀態(tài)，行星架和太陽輪同時進行浮動的組合，要比單獨浮動的效果好，從而使行輪能夠達到均勻承載的效果[2]。第二級行星傳動太陽輪處在浮動的狀態(tài)，第二級行星齒輪輸出端的浮動密封，是對滾筒噴霧水和搖臂齒輪箱的漏油，以及粉塵和煤進入到齒輪箱進行防止。而齒輪D、E、F、G起不到減速的作用，只能夠起到將動力進行傳遞的作用，它們能夠?qū)u臂的長度增加，搖臂調(diào)高的范圍擴大，從而使綜采工作面的采高要求得以有效地滿足。

2 采煤機截割搖臂減速器的故障和設計缺陷

由于搖臂高速區(qū)A和B的齒輪軸向竄出，或者軸承內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動，導致軸承的內(nèi)環(huán)接邊斷裂和損壞，斷裂軸承的擋邊因此而進入到搖臂減速器的箱體內(nèi)，損壞了將其他的軸承和齒輪，同時也嚴重地損壞了搖臂減速器的整體，因此，必須要升井進行大修[3]。例如，2016年6月，將7LS06型的LWSS572的采煤機左搖臂投入到某礦進行使用，在過煤量只有30 000 t的情況下，高速區(qū)的軸承溫度很高，并且發(fā)生異樣的響聲，將搖臂減速器打開，檢查發(fā)現(xiàn)A齒輪軸承的滾動體和保持架以及軸承內(nèi)的環(huán)擋邊已經(jīng)出現(xiàn)嚴重的損壞情況，并且A齒輪的軸肩與軸承的內(nèi)環(huán)之間有2 mm的間隙，從而造成惰輪A和B齒輪以及低速區(qū)齒輪和軸承的磨損和惡化現(xiàn)象。

截割搖臂減速器出現(xiàn)故障的原因：齒輪軸徑與軸承內(nèi)環(huán)在設計上配合的過盈量偏小，也就是齒輪軸徑最小極限的尺寸偏小。根據(jù)截割搖臂減速器圖紙的要求，7LS06型長臂采煤機A和B的齒輪軸徑差應該分別是m6和n5，但是，通過對所對應的軸承進行測量，軸承的內(nèi)徑則分別為所對應公差帶的代號都是H3，即齒輪軸和軸承內(nèi)徑如果都在公差內(nèi)時，A齒輪內(nèi)側(cè)的軸承與A齒輪最小的過盈量是0.017 mm；B齒輪內(nèi)側(cè)的軸承與B齒輪最小的過盈量僅為0.007 mm。在截割搖臂帶載運行的過程中，過盈量的溫度如果升高到一定的范圍，尺寸稍微變化以后，它們之間原有的過盈量很可能不存在，而變成了間隙的配合，從而造成軸向竄動或者軸承內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動的情況，如果軸向的竄動也達到了一定的程度，就會很容易導致軸承內(nèi)環(huán)的接邊破損現(xiàn)象出現(xiàn)，軸承的保持架也會損壞或者變形[4]。

從以上可以看出，對于7LS06型長臂采煤機而言，截割搖臂減速器的A和B齒輪軸徑的尺寸，在進行設計時，存在公差帶的不合理的缺陷。

3 對采煤機截割搖臂減速器的故障處理的措施

軸承由于是標準件，該處是基孔制過盈配合，因此，就需要將齒輪軸徑設計的尺寸進行改變。加大軸基本偏差的一個等級，也就是將Φ120 H3/m6加大到Φ120 H3/n6，標準的公差數(shù)值仍然是0.022 mm。經(jīng)過查表得到：軸上偏差是0.045 mm，而軸下偏差是0.023 mm，。軸下偏差增加到0.01 mm，也就將軸承內(nèi)環(huán)的配合過盈量增加到0.01 mm，最小的過盈量從之前的0.007 mm增加至0.017 mm。如此這樣，就會將因為截割搖臂減速器的A和B齒輪軸徑和齒輪軸承內(nèi)徑配合的過盈量過小，從而有軸向竄出或者內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象出現(xiàn)。

基孔制過盈配合Φ100 H3/n5，軸上偏差通常是0.038 mm，軸下偏差通常是0.023 mm，標準的公差是0.015 mm。該齒輪軸下偏差通常是0.023 mm，與軸承的內(nèi)孔最小的過盈量是0.017 mm，過盈量的要求基本能夠滿足，只是相對公差的等級比較高，通常小標準的公差數(shù)值為0.015 mm。因此，配合的等級不改變，只是增加標準的公差，也就是把公差的等級從IT5降低到IT6，把標準的公差從0.015 mm增加到0.022 mm，而公差的等級從IT5降低到IT6。因此，加工齒輪時有效地提升了經(jīng)濟性，配合所超過的最小過盈量0.017 mm概率，也得到了有效地增加。從而使截割搖臂減速器的A和B齒輪軸徑與軸承內(nèi)孔所配合的過盈量過小，有軸向竄出或者軸承內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動的故障發(fā)生[5]。

將配合的偏差進行有效地改變，最小過盈量為0.017 mm，雖然相對還是有些偏小，但是，由于7LS06型長臂采煤機，在截割搖臂減速器的A和B齒輪軸承上，是將游隙C4大游軸承特別進行選取的，主要是在高溫的狀態(tài)下，防止軸承工作的游隙變小，致使溫度快速地升高，從而有軸承抱死故障發(fā)生。所以，無論是軸承的內(nèi)環(huán)過盈量，還是齒輪軸的過盈量，都不可以過度地進行增加[6]。

4 結(jié)語

將標準公差增加和加大軸公差的一個等級，都能夠?qū)⑤S向竄出或者軸承內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動，有效地避免了所導致的內(nèi)環(huán)擋邊的斷裂和損壞故障。經(jīng)計算，對于一臺7LS06型長臂采煤機的截割搖臂，因增加標準公差或加大軸公差等措施，能夠節(jié)省資金107.8萬元左右。

[1]符春田.MG450/1020-WD采煤機搖臂傳動系統(tǒng)動力學分析[D].阜新：遼寧工程技術(shù)大學，2015.

[2]錢沛云，張業(yè)林，胡曉，等.電牽引采煤機搖臂高速區(qū)齒輪沖擊特性研究[J].礦山機械，2014（8）：9-12.

[3]弓曉鳳，馬憲民，張永強.小波包分析在采煤機減速器故障診斷中的應用[J].煤炭技術(shù)，2014（7）：196-199.

[4]毛成果.采煤機搖臂便攜式數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2014.

[5]周久華.采煤機搖臂齒輪箱故障診斷技術(shù)研究[D].重慶：重慶理工大學，2013.

[6]楊愛琴.電牽引采煤機搖臂常見故障分析及處理[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（28）：107-108.