WK—55電鏟提升滾筒故障原因及修復(fù)方案

王兵兵

摘要：本文主要闡述電鏟隨著使用年限的增加，設(shè)備均存在不同程度提升滾筒軸損傷，針對(duì)這些常見(jiàn)故障及成因進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析探討，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電鏟常見(jiàn)故障的診斷方法進(jìn)行了探討，提出了電鏟常見(jiàn)故障的感官診斷方法，對(duì)電鏟提升滾筒的修復(fù)技術(shù)以及應(yīng)用做了分析，包括滾筒損壞原因及修復(fù)方案，最后對(duì)電鏟的保養(yǎng)維護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。此方法可應(yīng)用于多種電鏟提升滾筒上。

關(guān)鍵詞：WK-55電鏟；提升滾筒故障原因；修復(fù)方案

1.前言

電鏟是露天煤礦生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中的重要設(shè)備，擔(dān)負(fù)著黑岱溝露天煤礦土巖剝離的重任。電鏟同時(shí)也是目前我國(guó)露天煤礦采掘作業(yè)的主力設(shè)備之一，在露天煤礦采掘系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。由于電鏟的作業(yè)環(huán)境十分惡劣，電鏟各機(jī)構(gòu)在作業(yè)過(guò)程中，受到的載荷沖擊也復(fù)雜多變，導(dǎo)致提升、推壓、回轉(zhuǎn)及行走等機(jī)構(gòu)容易發(fā)生故障，對(duì)電鏟作業(yè)的安全可靠造成較大的影響。因此，在電鏟作業(yè)過(guò)程中，對(duì)其常見(jiàn)故障進(jìn)行及時(shí)的診斷，并在日常進(jìn)行必要的維護(hù)保養(yǎng)，可以在一定程度上延長(zhǎng)電鏟的使用壽命，保證電鏟作業(yè)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高其生產(chǎn)效率。

2.WK-55電鏟提升滾筒結(jié)構(gòu)

WK-55電鏟是露天煤礦開(kāi)采和剝離的主要設(shè)備之一。它在露天礦的日常生產(chǎn)過(guò)程中起著非常重要的作用。如果設(shè)備出現(xiàn)故障尤其是長(zhǎng)期故障，造成相應(yīng)的損失會(huì)非常大。在電鏟的操作過(guò)程中，提升機(jī)構(gòu)起著非常重要的作用，同時(shí)也是非常重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。提升滾筒運(yùn)行過(guò)程中，起動(dòng)和制動(dòng)頻繁，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)頻繁交替進(jìn)行，重負(fù)荷，電壓波動(dòng)大等惡劣情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，且自然環(huán)境變化較大，生產(chǎn)過(guò)程中在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致變速箱和軸等機(jī)械部件發(fā)生故障。

2.1結(jié)構(gòu)

WK-55型電鏟的提升機(jī)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)鏟斗進(jìn)行挖掘作業(yè)的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。滾筒上的提升鋼絲繩用于牽引鏟斗上下移動(dòng)，提升機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示。提升機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)，鉸接在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，并縱向設(shè)置在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，以平衡負(fù)載。雙提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平衡變速器齒輪的負(fù)載，并減少快速正向和反向旋轉(zhuǎn)引起的機(jī)械慣性，增加了齒輪的使用壽命。提升機(jī)構(gòu)主要由提升電機(jī)底座、提升電機(jī)、聯(lián)軸器、輸入軸、提升齒輪箱、滾筒裝置、制動(dòng)器和起升鋼絲繩等組成。提升機(jī)構(gòu)采用兩級(jí)硬化正齒輪傳動(dòng)，第一階段采用圓柱斜齒輪傳動(dòng)，第二階段是圓柱形正齒輪傳動(dòng)，它是一款具有雙輸入和單輸出的并行傳輸系統(tǒng)。

3.主要機(jī)構(gòu)的常見(jiàn)故障及提升滾筒故障原因分析

從斷裂后的斷裂失效現(xiàn)象來(lái)看，更符合疲勞損傷斷裂特征，晶粒細(xì)小斷裂，均勻，無(wú)明顯制造加工缺陷，如夾雜物，氣孔和表面碰撞刮傷等條件。在生產(chǎn)過(guò)程與制造廠商比較后，滾筒軸在設(shè)計(jì)，制造和安裝方面嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。軸材料，探傷，性能和加工也完全符合其圖紙，標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范的要求。

3.1滾筒軸（如圖2）是鏟斗升降作業(yè)的核心受力件，容易發(fā)生疲勞破壞，卷筒軸與卷筒齒輪過(guò)盈聯(lián)接處在工作一段時(shí)間后發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，是卷筒軸與卷筒齒輪過(guò)盈聯(lián)接遭到破壞，磨損劇烈，震動(dòng)加劇，嚴(yán)重時(shí)卷筒軸甚至斷裂。

3.2聯(lián)軸器也稱(chēng)為成對(duì)的輪子（電機(jī)對(duì)輪，成對(duì)墊，成對(duì)螺釘和減速機(jī)側(cè)到輪）是將電機(jī)軸直接連接到旋轉(zhuǎn)軸的裝置，它可以減弱扭矩并使傳輸平穩(wěn)。輪子中間有五個(gè)硬橡膠墊，如果螺釘損壞或螺釘松動(dòng)，就會(huì)造成硬橡膠被損壞。

3.3提升鋼絲繩是提升機(jī)構(gòu)的重要組成部分。在使用鋼絲繩時(shí)，由于磨損或過(guò)度的力，會(huì)出現(xiàn)斷股，斷絲和直徑縮小的現(xiàn)象。損壞的程度和承載能力與設(shè)備和人身安全直接相關(guān)，所以根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)更換。

3.4提升減速箱是用于提升結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)減速系統(tǒng)。工作條件差，維護(hù)性差，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)齒輪磨損，齒輪磨損過(guò)度和軸承發(fā)熱。

3.5制動(dòng)裝置應(yīng)保證提升機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，并應(yīng)可靠。如果制動(dòng)裝置太大或太小，會(huì)影響機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)盤(pán)在工作過(guò)程中逐漸磨損，當(dāng)磨損值超過(guò)原厚度的一半時(shí)，必須進(jìn)行更換以確保制動(dòng)裝置靈敏，可靠，有效，電磁閥易于吸收，并且氣體分配閥被阻塞，出現(xiàn)制動(dòng)器不能打開(kāi)的故障現(xiàn)象。

3.6疲勞斷裂。WK-55電鏟已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，累計(jì)工作時(shí)間長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)數(shù)年的長(zhǎng)期高溫低溫，重載超載，頻繁碰撞等不利的露天作業(yè)環(huán)境和條件。而且提升滾筒作業(yè)過(guò)程中，其自身特點(diǎn)是頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)，頻繁發(fā)生正向和反向旋轉(zhuǎn)，工作過(guò)程中承受著巨大的交變負(fù)荷，加上長(zhǎng)期運(yùn)行下露天礦的固有特性和大電壓波動(dòng)等多種不良因素的影響，導(dǎo)致了滾筒面板和輻條，腹板和軸等微損傷，微損傷在主力處形成并逐漸膨脹直至軸斷裂，這應(yīng)該是導(dǎo)致滾筒損壞的主要原因。

3.7地質(zhì)條件惡劣導(dǎo)致裂縫。在黑岱溝露天煤礦中，現(xiàn)有四臺(tái)WK55挖掘機(jī)，在遇有自然環(huán)境特殊的情況下，比如拉底、硬巖、土層中夾有矸石等，作業(yè)過(guò)程中會(huì)對(duì)提升機(jī)構(gòu)造成更大的沖擊。

3.8駕駛員因操作不當(dāng)導(dǎo)致故障。操作設(shè)置在駕駛座扶手上的提升主令控制器和安裝在控制臺(tái)上的提升行走轉(zhuǎn)換按鈕，以及用于提升制動(dòng)器的釋放制動(dòng)按鈕和保持制動(dòng)按鈕上共同完成鏟斗的升降控制。在挖掘工作中，駕駛員很容易忽視提升/下放控制器返回到零位對(duì)提升機(jī)構(gòu)造成損壞的事實(shí)。規(guī)范行為應(yīng)當(dāng)是：當(dāng)提升動(dòng)作向下移動(dòng)時(shí)，主控制器應(yīng)先從提升方向移動(dòng)到中間位置零位，然后向下推主控制器，避免滾動(dòng)軸承受到較大的反轉(zhuǎn)。強(qiáng)制，長(zhǎng)期不規(guī)范的操作，會(huì)縮短滾筒的使用壽命。

3.9設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致滾筒及減速箱損壞。不同的地質(zhì)條件，操作環(huán)境，操作人員習(xí)慣和熟練程度，以及與設(shè)備的合作都會(huì)對(duì)設(shè)備提出不同的要求。對(duì)于黑岱溝露天煤礦WK-55電鏟的提升系統(tǒng)，應(yīng)該在經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)啟和折斷的地方改變?cè)O(shè)計(jì)。根據(jù)力學(xué)原理，從滾筒軸力的角度看，強(qiáng)化點(diǎn)的強(qiáng)度得到加強(qiáng)。

4.修復(fù)方案及注意事項(xiàng)

“耳聽(tīng)、眼觀、鼻聞、手摸”法在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，經(jīng)過(guò)前輩們探索，探索出一套行之有效地診斷方法，即“耳聽(tīng)、眼觀、耳聞、手摸”，它直接簡(jiǎn)捷，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，預(yù)防事故發(fā)生，減少檢修時(shí)間，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。“WK-55電鏟的提升軸由于體積大，質(zhì)量好，同軸度要求非常高。技術(shù)人員和設(shè)備生產(chǎn)線設(shè)備管理人員應(yīng)全權(quán)負(fù)責(zé)電鏟的管理。首先，我們必須嚴(yán)格要求電鏟司機(jī)遵守操作規(guī)程，安全防范措施和各種規(guī)章制度。在操作電鏟前，仔細(xì)了解電鏟的技術(shù)要點(diǎn)和參數(shù)，知道它是什么，并與其他人員進(jìn)行交流和溝通。只有充分認(rèn)識(shí)電鏟的基本情況和基本性能。學(xué)習(xí)好的管理方法，各種不同的模式還必須結(jié)合實(shí)際情況來(lái)確定，不能千篇一律，如零件更換時(shí)間和原產(chǎn)地，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，故障時(shí)間，有哪些故障，檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及如何處理，這些都可以用作電鏟的管理，操作和維護(hù)基礎(chǔ)。

4.1修復(fù)方案

WK-55電鏟提升滾筒和連接軸均為鍛件。最好的解決方案是重新制造腹板，法蘭和滾筒軸，更換法蘭，軸并焊接新的腹板，最后消除應(yīng)力。從滾筒和腹板上取下原有的軸，并從滾筒上取下腹板和凸緣。返修鍛造軸和法蘭。軸，法蘭和輪輻之間的配合方式是過(guò)盈配合。輻條和法蘭被加熱和焊接。檢測(cè)到冷卻后，外輪輻安裝在滾筒上并進(jìn)行加熱和焊接。冷卻后，檢測(cè)到缺陷。在修理過(guò)程中，裝配焊接工藝要求非常嚴(yán)格。選擇鍛件和鋼板時(shí)，必須事先檢查并檢查缺陷。在焊接之前，需要將整個(gè)焊接區(qū)域預(yù)熱到一定溫度，并且在整個(gè)焊接過(guò)程中溫度波動(dòng)不能過(guò)大。焊接后，通過(guò)外包絕緣層實(shí)現(xiàn)緩慢冷卻。每個(gè)焊縫都有磁性缺陷以確保沒(méi)有裂紋。

4.2修復(fù)要求及工藝過(guò)程

滾筒軸是通過(guò)滾筒兩端的長(zhǎng)軸，滾筒的一部分，大端（破碎端）為Φ410mm，小端為Φ380mm，干涉量為0.163？0.272。修理時(shí)，破損的軸只能通過(guò)機(jī)械加工去除。修復(fù)過(guò)程如下：

4.2.1首先檢查機(jī)器，確認(rèn)過(guò)程參考和感光鼓現(xiàn)在變形。做一個(gè)記錄。需要時(shí)，過(guò)程參考將在適當(dāng)?shù)奈恢锰幚怼?/p>

4.2.2拆下Φ380mm軸端蓋，軸承，墊圈，墊片和其他部件。做好對(duì)齊齒輪和滾筒的位置，取下螺栓和螺母，并取下齒輪。采取保護(hù)性拆卸措施，盡量不要損壞部件。修剪拋光齒輪防護(hù)裝置的密封件上的劃痕。

4.2.3通過(guò)切割將Φ380mm軸端的外露軸直徑切開(kāi)。

4.2.4使用鏜床鉆出并移除Φ380mm軸端板外殼孔中的剩余軸直徑。在加工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照加工標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齊，壓平和滾壓，不得損壞軸承座孔，并記錄和記錄孔的實(shí)際尺寸公差。

4.2.5向上轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪裝置的軸，切割Φ410mm軸端板，抬起板和剩余軸。

4.2.6按照工藝標(biāo)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)和調(diào)平材料，并對(duì)新焊接鋼板的內(nèi)圓端進(jìn)行加工。注意將原始端孔直徑增加6mm，并去除原焊接造成的熱影響區(qū)域。

4.2.7新軸承座和腹板的準(zhǔn)備和焊接。采用振動(dòng)老化法消除焊接應(yīng)力，檢查焊縫，符合圖紙要求。

4.2.8在鉆孔機(jī)中，必須嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)加工軸承箱中要焊接的孔，以對(duì)齊，平整和圓化圓。確保殼體孔的同心度與未放置的端部相同。

4.2.9新軸加工完成后，將其在加熱爐中加熱至180°C，保溫10小時(shí)，然后取出并安裝以提起新軸。按照原始位置標(biāo)記齒輪，并擰緊螺栓和螺母。

4.2.10檢測(cè)車(chē)床兩端的車(chē)床和車(chē)床加工參考處的滾筒上的同心度。

4.3焊接注意事項(xiàng)

4.3.1底層的焊接必須確保根部的穿透。當(dāng)覆蓋表面時(shí)，有必要控制焊縫以防止咬邊并確保焊縫的質(zhì)量。

4.3.2堆焊后應(yīng)用打孔機(jī)清理焊渣，用角磨機(jī)將濺在表面的鐵渣打磨光滑。

4.3.3整個(gè)焊接過(guò)程應(yīng)使用測(cè)溫槍測(cè)量焊縫和夾層的溫度，并保持溫度在204℃以上。

4.3.4焊后檢查。焊接完成后，溫度降至室溫。在焊接之后，執(zhí)行磁粉檢查以確保整個(gè)焊縫沒(méi)有缺陷。

在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，積極推進(jìn)“穩(wěn)健啟動(dòng)，緩慢加強(qiáng)，平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)”等先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)方式。加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)，確保換班后進(jìn)行班前檢查。整改和及時(shí)整改存在隱患，及時(shí)排除故障。加強(qiáng)操作技能培訓(xùn)和責(zé)任教育，樹(shù)立歸屬感。技術(shù)人員和設(shè)備管理人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的監(jiān)督檢查。積極引進(jìn)先進(jìn)的檢測(cè)手段，堅(jiān)持維護(hù)與現(xiàn)代技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)相結(jié)合的原則，提高設(shè)備的診斷水平。設(shè)備管理人員將加強(qiáng)對(duì)設(shè)備維護(hù)過(guò)程中維護(hù)人員的監(jiān)督，確保設(shè)備維護(hù)質(zhì)量。

5.結(jié)束語(yǔ)

總而言之本次改造成本小、時(shí)間快，電鏟迅速恢復(fù)生產(chǎn)，保證了緊張的生產(chǎn)任務(wù)能夠有序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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