淺議里伍銅礦1.2M3礦車的改進(jìn)

劉亞靜 鄒文

（四川里伍銅業(yè)股份有限公司里伍銅礦，四川 九龍 626201）

1.前言。礦車是礦山轉(zhuǎn)運(yùn)礦石的主要設(shè)備。里伍銅礦用的1.2M3側(cè)卸式礦車，其主要結(jié)構(gòu)為：車廂的車門側(cè)面開啟，車廂以鉸鏈與車架連接。車廂另一側(cè)下部裝有一個(gè)卸載滾輪，車底有兩對(duì)輪對(duì)，為了承受較大負(fù)荷，便于安裝拆卸及調(diào)整間隙成對(duì)安裝外圈可分離的圓錐滾子軸承，因卸礦效率高，在礦山廣泛使用。

里伍銅礦位于四川省九龍縣境內(nèi)，是我國(guó)西南地區(qū)一個(gè)罕見的中型富銅鋅的多金屬礦床，現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模為1500噸/天。礦山每月布置采掘作業(yè)面為35～45個(gè),礦房布置30個(gè)左右,分布在8個(gè)中段,采掘下的礦石從礦房經(jīng)溜井運(yùn)輸?shù)礁髦卸沃髁锞偌械较虏苛锞\(yùn)到選礦廠，轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)全部由12臺(tái)7噸電機(jī)車和110輛1.2M3側(cè)卸式礦車承擔(dān)。礦車的正常運(yùn)行直接關(guān)系著生產(chǎn)。

礦車在干燥季節(jié)的運(yùn)行基本正常，可是每到5～10月的雨季，開始故障頻出，特別是7月～9月雨水大時(shí)尤為嚴(yán)重。主要表現(xiàn)為車輪軸及軸承部分磨損嚴(yán)重，從而造成礦車掉輪、礦車跳道等現(xiàn)象，不但大大縮短了礦車的使用壽命,造成生產(chǎn)成本增加，同時(shí)也嚴(yán)重影響了礦山雨季的正常生產(chǎn)。礦車輪軸承固定及密封結(jié)構(gòu)一直是礦車雨季使用的難題，本文專門對(duì)此難題就里伍銅礦技改方案具體情況及應(yīng)用成果進(jìn)行探討論證，并希望在其它礦山企業(yè)能夠推廣應(yīng)用。

2.問題分析

1.2 M3側(cè)卸式礦車車輪原結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 改進(jìn)前的礦車輪裝配圖

經(jīng)對(duì)故障礦車相關(guān)部件拆檢分析，推斷故障發(fā)生的過程：雨季時(shí)期，裂隙水涌入主溜井，礦石濕潤(rùn)，含水分較大（最高達(dá)10%），泥濘填滿了運(yùn)輸?shù)能壍?，運(yùn)輸環(huán)境極差，因?yàn)橥舛松w置于輪緣之外，一旦礦車跳道側(cè)翻，外端蓋即損壞，致使軸承密封不好，礦漿浸入軸承內(nèi)部，導(dǎo)致潤(rùn)滑不充分而產(chǎn)生磨粒磨損和粘著磨損，引起表面發(fā)熱、粘合，軸承在極短的時(shí)間內(nèi)損壞。進(jìn)一步分析，確定問題根源在于礦車輪軸之軸承固定和密封結(jié)構(gòu)不合理，具體表現(xiàn)在下述幾方面：

（1）、礦車軸設(shè)計(jì)不合理

礦車軸直徑70mm，軸肩的高度只有5mm。礦車運(yùn)行中，由于軸肩小，內(nèi)蓋與軸的作用面就小，只要軌道略有變形，或者鎖緊螺母松動(dòng)，軸承間隙增大，礦車輪沿軸向晃動(dòng)，軸肩在動(dòng)量負(fù)荷（同時(shí)承受徑向和軸向復(fù)合負(fù)荷）的作用下，易疲勞和磨損，軸肩圓角變大，內(nèi)蓋與軸肩接觸面小，內(nèi)蓋變形，不能保證可靠定位，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或維修滯后，軸肩嚴(yán)重變形，軸承定位出現(xiàn)問題，致整根軸及軸承等全部報(bào)廢，引起礦車側(cè)翻，運(yùn)輸中斷。

（2）、內(nèi)蓋設(shè)計(jì)不合理

車輪的內(nèi)蓋采用10mm的鋼板制成，鋼板除去4mm的堵油邊，實(shí)際厚度只有6mm。在礦車輪沿軸向晃動(dòng)作用力下，內(nèi)蓋與軸承、礦車輪的接觸面易變形，導(dǎo)致內(nèi)蓋與輪子間產(chǎn)生間隙，軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油在高速轉(zhuǎn)動(dòng)下容易擠出來，軸承會(huì)因潤(rùn)滑不充分而損壞。相反，井下的礦塵或泥漿也會(huì)從此進(jìn)入軸承內(nèi)，加速軸承的損壞。

（3）、車輪的軸承緊固結(jié)構(gòu)不合理

車輪軸承的緊固由花藍(lán)螺母加固定銷實(shí)現(xiàn)。M42花藍(lán)螺母厚30mm，這就致使車軸凸出礦車輪外緣15mm（車軸總長(zhǎng)780mm），礦車跳道外蓋損壞或脫落后，礦車軸就會(huì)碰撞到軌道或其它物體，導(dǎo)致固定銷折斷和礦車軸的絲牙損壞變形，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致整根礦車軸損壞、礦車車廂變形而報(bào)廢。

（4）、外蓋設(shè)計(jì)不合理

外蓋設(shè)計(jì)成碗狀，向外凸出輪緣32mm，用三顆M10×20的螺桿固定在軸上。礦車在運(yùn)行過程中難免會(huì)因軌道變形或有雜物、或軸承損壞而跳道，首先受到損壞的就是外蓋，特別是重車（裝有礦石的車子合重約4噸）跳道，外蓋在重力和向前慣性力作用下，經(jīng)常脫落或?qū)⒐潭ㄍ馍w的螺桿扭斷，因很難將斷螺桿取出，維修非常不便。有時(shí)只用一顆或兩顆螺桿固定外蓋，外蓋經(jīng)常脫落或固定不緊，軸承內(nèi)的油容易擠出，井下的礦塵或泥漿也會(huì)從此浸入軸承內(nèi)。再有就是軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油在高速轉(zhuǎn)動(dòng)下會(huì)集中到碗狀外蓋空間內(nèi)，致軸承潤(rùn)滑不充分，加速軸承的損壞。

以上幾方面設(shè)計(jì)缺陷是造成礦車輪軸、礦車輪、軸承、內(nèi)外蓋等損壞的主要原因，為使礦車經(jīng)久耐用必須從上述幾方面加以改進(jìn)。

3.改進(jìn)措施

根據(jù)上述情況分析，可以通過采取以下措施改進(jìn)車輪結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)軸承密封的可靠性和減少軸承的磨損和礦車車軸的損壞。改進(jìn)后的車輪結(jié)構(gòu)見圖2。8-鎖緊螺母 9-止動(dòng)墊圈56 10-圓錐滾子軸承32212）

圖2 改進(jìn)后的礦車輪裝配圖

（1）、礦車軸的改進(jìn)

將礦車軸直徑改為80mm，從而使軸肩的高度增大為10mm。這就增大了內(nèi)蓋與軸的作用面，同時(shí)適當(dāng)增大軸肩圓角，使之在外力的作用下，抗疲勞和抗磨損的能力顯著增強(qiáng)，基本杜絕運(yùn)行過程中軸肩變形的發(fā)生。

（2）、內(nèi)蓋的改進(jìn)

內(nèi)蓋將厚度改成15mm,增大中間與軸承內(nèi)圈接觸面，整體性較好，剛度和強(qiáng)度增加，不容易變形。

（3）、軸承固定裝置和外蓋的改進(jìn)

為了更好的固定礦車輪和軸承，將花藍(lán)螺母加固定銷結(jié)構(gòu)更改成止動(dòng)墊圈56加裝鎖緊螺母。因厚度較之前減少，車軸長(zhǎng)度也相應(yīng)變短（車軸總長(zhǎng)720mm），裝配后距礦車輪外緣還有11mm，同時(shí)改進(jìn)外蓋的結(jié)構(gòu)，使之由之前的碗狀改成現(xiàn)在的平板型，這樣，裝配好后整個(gè)外蓋仍未超出礦車輪外緣，礦車偶有跳道也不會(huì)損壞內(nèi)蓋，確保軸承密封良好。而且，固定外蓋的螺栓改進(jìn)為M12×35，強(qiáng)度更大，其可靠性得以保證。

圖3 改進(jìn)后的礦車輪外蓋

4.改進(jìn)前后經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)上述改進(jìn)措施，里伍銅礦于2006年制造出樣車投入試運(yùn)行，由于效果良好，于2007年開始逐步批量改造并投入生產(chǎn)運(yùn)行，到2008年全部礦車按照新結(jié)構(gòu)改造和更新完畢。實(shí)踐證實(shí)，改進(jìn)后的礦車不但使用壽命大大延長(zhǎng)，也大大提高了礦車在使用中的安全性能。在降低維修費(fèi)用和增產(chǎn)增收方面效益非?？捎^，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年為公司降低維修及生產(chǎn)成本60多萬元，增加產(chǎn)值400多萬元。以下是相關(guān)的具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：

（1）、更換配件減少

礦車輪軸使用的主要配件有礦車軸、軸承、礦車輪，固定裝置和密封裝置，更改前三年年平均使用配件總價(jià)值為16.8萬元，更改后每年更換配件總價(jià)值為5.5萬元左右，節(jié)約11.3萬元（見表1近幾年配件里伍銅礦礦車主要配件使用情況統(tǒng)計(jì)表）。

改進(jìn)前的礦車平均使用壽命為1.5年，改進(jìn)后礦車平均使用壽命為2.8年，考慮部分礦車不能全天運(yùn)行，如果按礦車平均運(yùn)行率為80%計(jì)算，改進(jìn)前每年需更換 (110/1.5）*0.8＝58.7臺(tái)，改進(jìn)后每年需更換（110/2.8）*0.8＝31.4臺(tái)，每年節(jié)約資金（58.7-31.4）×0.9萬元/每臺(tái)=24.57萬元。

（2）、維修人工成本降低

之前運(yùn)輸維修人員為13人，更改后，礦車維修量減少，人員縮減為9人，節(jié)省人工費(fèi)4人×3萬元/人＝12萬元。

雨季生產(chǎn)每年要請(qǐng)民工協(xié)助運(yùn)輸?shù)V石、修理礦車、維修人員加班所發(fā)生的費(fèi)用約6萬元，改進(jìn)后節(jié)省了這筆費(fèi)用。

每年僅人工費(fèi)節(jié)約近20萬元。

（3）、生產(chǎn)效率提高

檢驗(yàn)固定密封裝置是否安全可靠并適應(yīng)生產(chǎn)，主要看作業(yè)條件最差的雨季三個(gè)月的生產(chǎn)量（表2里伍銅礦近六年年雨季生產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表），從表中分析得知,從2007年度開始,雨季(6月16日～9月15日)產(chǎn)量開始上升，2009年給公司增加產(chǎn)值400多萬元。

表1 近幾年里伍銅礦礦車主要配件使用情況統(tǒng)計(jì)表

表2 里伍銅礦近六年雨季生產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

結(jié)論

礦車屬于地下開采礦山實(shí)現(xiàn)礦石運(yùn)輸?shù)谋貍湓O(shè)備，在礦山企業(yè)中使用量非常大，里伍銅礦井下共有110多臺(tái)礦車同時(shí)投入生產(chǎn)，舊式礦車輪軸軸承固定和密封結(jié)構(gòu)不合理，磨損嚴(yán)重，礦車淘汰快，特別是雨季生產(chǎn)期間，更換軸承數(shù)量大，耗時(shí)長(zhǎng)，人工投入多，無法保證選廠礦石量的供給，致選礦廠經(jīng)常處于停機(jī)狀態(tài)，產(chǎn)值低，成本高。改進(jìn)后，礦車整體性能提高，安全可靠度增加，能滿足礦山生產(chǎn)需要，雨季期間更顯其優(yōu)越性。若能將這項(xiàng)技術(shù)推廣運(yùn)用到所有礦山企業(yè)，必將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1]黎佩琨主編，《礦山運(yùn)輸及提升》.冶金工業(yè)出版社，1984.

[2]東北工業(yè)學(xué)院等.《采掘機(jī)械》.中國(guó)工業(yè)出版社，1961.10.

[3]于金安，李安主編.《現(xiàn)代礦山采礦新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書》.當(dāng)代中國(guó)音像出版社，2003.11.

[4]于潤(rùn)滄主編.《采礦工程師手冊(cè)》.冶金工業(yè)出版社，2009.3.

[5]邱宣懷主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.高等教育出版社，1989.10第3版.