礦井提升絞車導繩輪分體式軸套修復技術應用

郝 靜，張紅霞

（兗礦東華重工煤機裝備制造分公司，山東 鄒城 273500）

0 引言

目前大型提升絞車導繩輪廣泛應用于低速、沖擊力大、密封性能差的煤礦井筒提升設備上，然而我國許多礦井導繩輪在運行一段時間后經常出現偏擺超限和異常響聲等情況，即使及時更換了導繩輪軸套等關鍵配件后運行一段時間依然出現偏擺現象，對礦井提升構成嚴重危害。2011年5月濟寧二號煤礦主井導繩輪出現異常情況，導繩輪在運行過程中有明顯的偏擺，東側1號導繩輪偏擺超限，運行時有異常響聲，對礦井提升構成嚴重危害。曾多次組織人員維修沒有得到根本解決。2011年6月4日，濟寧二號井煤礦新換主井導繩輪再次出現異常情況，集團公司組織機電部、礦方及相關廠家進行診斷。會上決議由我廠對1號導繩輪進行解體分析、測繪及相關零部件的優化設計、加工裝配等工作。我廠根據拆解工作，診斷出導繩輪偏擺超限的原因在于軸襯套及襯套與輪軸磨損嚴重，新換導繩輪軸襯套及襯套與原輪軸間隙過大。原導繩輪軸總長2 550 mm,中間軸徑為φ330 mm（0，-0.036）（此處安裝導繩輪），兩端軸徑分別為φ390、360 mm結構形式。根據軸徑尺寸，導繩輪的各零部件需要采用剖分結構。分體式軸套安裝時要求與輪轂和軸徑的間隙十分嚴格，兩半軸套裝配后若有0.2 mm或以上的間隙，則會使得軸套與軸徑間的接觸面減少，造成軸套的快速磨損，從而導致導向輪偏擺現象的產生。通過多次對二號井礦井提升絞車異常導繩輪進行解體、測繪、分析等一系列工作，發現軸套與輪軸磨損嚴重、之間間隙過大是造成導繩輪偏擺超限的根本原因。而解決以上問題的根本途徑是加工一種分體式整圓零間隙軸套。由于普通軸套加工技術已經成熟，但分體式軸套整圓零間隙加工技術，目前國內還沒有成功實施的例子。

1 拆解實施過程

1.1 導繩輪拆檢、測繪

為保證能順利修復二號井導繩輪，將運到我廠的導繩輪進行了拆檢。拆卸前對導繩輪進行了編號，即從活動輪側開始，以阿拉伯數字編號（1-6號）。根據拆檢情況和對軸、輪轂各裝配處仔細地測量，我們對其進行了詳細的記錄。為順利生產軸襯套、襯套、輪轂做好準備。

1.2 導繩輪修復方案確定

根據對導繩輪的拆檢、測繪情況，用三維軟件校核了襯套與軸徑間隙對繩槽徑向跳動及軸向跳動量影響量，最終確定了修復方案。確定了導繩輪修復工作內容、修復裝配順序及步驟和軸襯套、襯套加工工藝等工作指導明細。

2 技術研究內容

2.1 結構優化設計

為了保證導繩輪設計的合理性，在三維模擬中發現原設計輪轂與軸套之間鍵槽的位置設計不合理，因此對導繩輪的軸套、輪轂分別進行了改進設計，輪轂鍵槽位置由原來偏75°（與水平）優化為90°，有效地避免了輪轂與軸套之間存在相對運動的問題。

2.2 工藝研究

由于軸套與軸徑配合間隙要求嚴格，分成上下兩半的軸套，制造過程中如何實現剖分面零間隙組對，以延長導繩輪的使用壽命，成為重點技術難點。

針對該技術難題，對導繩輪軸套制造工藝、工裝進行了專題研究，并結合廠設備能力，設計合理的加工工藝，制作了一系列加工軸套和裝配繩輪的工裝，從而為導繩輪優化設計及制造的成功提供了保證。

結合多年的加工經驗，聯合設計人員、工藝設計人員、現場間技師等相關人員，在不影響設計性能的情況下，反復優化加工工藝，其中制定了以下工藝在不影響設計性能的情況下，制定出工藝：

1）對軸套毛坯先進行粗加工，其中內孔、輪槽及各端面單邊各預留3 mm的精加工余量。

2）用線切割的方法對粗加工后的軸套對半剖分，并對剖分后的軸套進行組別標識。

3）對軸套的剖分面進行銑削精加工，保證剖分面處于同一平面內（加工量為0.3 mm）。

4）根據軸套的組別標識，將其與車夾具一（見圖1）裝配固定在一起，并用0.02 mm的塞尺檢驗軸套剖分面之間的間隙；半精車軸套的內徑、輪槽（預留出1 mm的精加工余量）。

5）在車床上對車夾具一（見圖1）和軸套組件進行二次找正。

6）精車軸套的內孔、輪槽至設計要求尺寸，并對相應尺寸進行檢驗。

7）將車夾具二（見圖2）和車夾具一、軸套組件裝配在一起，緊固后拆下車夾具一；用四爪卡盤裝卡車夾具二，在車床上找正。

8）精車軸套的外圓、兩端面，保證設計要求。

2.3 工裝設計制作

工裝在加工過程中能起到快速定位、加工方便、尺寸精準、加工效率高的優點，為此，我們根據調研情況以加工經驗制定出了一系列加工工裝，并合理設計出加工軸襯套和襯套的車夾具一和車夾具二，實現了軸襯套、襯套零縫隙組對成為一個整圓的難題。

3 創新點及技術指標

3.1 創新點

1）在不影響傳遞扭矩的情況下，將輪轂、軸套上的鍵槽位置由原來偏75°（與水平）改進設計為90°，有效地避免了軸套與輪轂之間存在相對運動的問題。

2）整圓加工，零間隙組對，增大了軸套與軸的接觸面積，減少了軸套與軸的磨損，解決了導繩輪偏擺超限問題。

3.2 項目達到的技術水平

1）導繩輪無偏擺超限現象，運行時無異常響聲。

2）繩槽徑向跳動及軸向跳動均小于1.5 mm。

3）導繩輪安裝時，軸線水平度不大于0.2 mm/m。

4）裝配后5個活動輪在軸上轉動靈活，固定輪連同軸一起空轉靈活，沒有卡阻現象。

4 實際應用效果

本剖分面整圓零間隙加工技術于2011年11月成功應用在濟寧二號井主井提升絞車導向輪軸套加工上，解決了導繩輪長期偏擺超限和異常響聲現象，運行情況良好，各項功能正常。修復后的導繩輪能達到以下技術水平：

1）導繩輪無偏擺超限現象，運行時無異常響聲。

2）繩槽徑向跳動及軸向跳動均小于1.5mm。

3）導繩輪安裝，軸線水平度不大于0.2mm/m。

4）裝配后5個活動天輪在軸上轉動靈活，固定輪連同軸一起空轉靈活，沒有卡阻現象。

經過本項目研究整圓加工的組對后0間隙剖分式軸襯套，性能優良，滿足了安裝要求嚴格的剖分式導繩輪，提高了我廠生產加工的整體水平，同時提高了產品的市場競爭力。

經過設備實際運行，礦方認為導繩輪改進設計合理、技術先進、性能可靠、轉動靈活，該技術提高了設備運行的可靠性、安全性，能夠滿足煤礦井下生產要求，其技術指標和性能達到了用戶的要求。

5 結論

剖分面零間隙組對加工技術，通過設計制作合理的工藝及工裝方法，實現了零間隙整圓組對，性能優越。組裝后的礦井提升絞車導繩輪具有較高的可靠性、運行的穩定性以及良好的適用性。通過對剖分面零間隙組對加工產品工藝的開發研制，使我公司加工工藝、產品研發和制造水平有很大地提升。為我公司今后同類產品加工和制造提供了技術支持和工藝保障，同時為今后礦區天輪、繩輪的高標準修理及礦井的安全生產奠定的基礎。