陳偉杰 李革梅 張敏
摘 要 對鶴煤六礦新副井天輪軸承損傷原因進行了查找分析研究,同時根據(jù)其受力特點確定了一個安全有效的解決方法,并對具體方法步驟進行了詳細敘述,采用此方法解決問題后,使用結(jié)果表明,該方法經(jīng)濟、安全、可靠,經(jīng)濟及社會效益顯著,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞 天輪;軸承;損傷;安全;再使用
中圖分類號:TD534 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)14-0150-02
1 設(shè)備簡介
鶴煤六礦新副井提升機為落地式多繩摩擦提升機,提升系統(tǒng)由:提升容器、提升鋼絲繩、提升機、天輪、井架、裝卸載設(shè)備及電器設(shè)備等組成。兩組同規(guī)格天輪組件位于井架頂部上、下平臺,天輪組件型號為:T—2.8/2,由主軸、四個繩輪、兩個軸架、兩套球面滾子軸承(22356CA)、四個軸承擋蓋等組成。每組天輪由兩端的軸架支撐并穩(wěn)固于井架平臺,絞車四根主繩繞過絞車主滾筒后經(jīng)上下兩組天輪導(dǎo)向后進入井筒與提升容器連接,通過尾繩的平衡作用,形成一個穩(wěn)定的提升系統(tǒng)。圖1為提升系統(tǒng)簡圖。在絞車運行過程中,天輪組可以以最高8.2 m/s的速度運行。
2 故障現(xiàn)象
新副井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著升降人員、物料、設(shè)備、提升矸石任務(wù),除了規(guī)定的檢查檢修時間,幾乎是連續(xù)運轉(zhuǎn)。天輪組繩輪直徑與絞車滾筒直徑相同,同步運轉(zhuǎn),圓周速度及線速度相同,均為29.45rpm和4.3 m/s。該天輪組件是2011年4月1日更換并投入使用,2013年10月23日在礦井年度計劃停產(chǎn)檢修時檢查發(fā)現(xiàn),上組天輪南端軸承外圈正下偏順時針方向約15°-20°位置有兩處面積約30 mm2的疲勞點蝕損傷,若繼續(xù)使用損傷面積勢必會繼續(xù)擴大,使用條件將進一步惡化,勢必會發(fā)展到滾動體及內(nèi)圈,影響軸承的運轉(zhuǎn)精度,產(chǎn)生異常噪聲和溫升,使提升系統(tǒng)處于帶病運轉(zhuǎn)狀態(tài),不符合煤礦安全規(guī)程的要求,必須采取有效措施予以解決。
3 原因分析
由滾動軸承的負(fù)荷分布可知,由于滾動體所處的位置不同,受力不同。軸承在工作時各個滾動體所承受的載荷將由零逐漸增大到最大值,然后再逐漸減小到零。因此,滾動體承受的是變載荷。對于工作時旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈上任意一點,在承載區(qū)內(nèi),每次與滾動體接觸就受載一次,因此,旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈上任意一點的載荷及應(yīng)力是周期性變化的。對于固定的外圈,各點所受載荷隨位置不同而大小不同,對位于承載區(qū)內(nèi)的任意一點,當(dāng)每一個滾動體滾過便受載一次,而所受載荷的最大值是不變的,承受穩(wěn)定的脈動循環(huán)載荷。外圈承載區(qū)任意一點的應(yīng)力變化情況如圖2所示。
通過提升系統(tǒng)圖可以看出,作為支撐件,天輪軸承在罐籠自重、提升、平衡鋼絲繩自重、提升重物及鋼絲繩張力的作用下,始終處于受力狀態(tài),通過受力分析可知,其最大受力點處于第Ⅲ象限,與鉛垂方向約呈19.5°角位置,與故障點位置進行比對發(fā)現(xiàn),故障點位置與最大受力點位置基本吻合。天輪軸承內(nèi)圈與主軸連接配合,外圈與軸承座孔連接配合,提升系統(tǒng)運行后,天輪軸承內(nèi)圈與滾動體、保持架隨主軸一起轉(zhuǎn)動,外圈固定不動。綜合分析得出如下結(jié)論:故障現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于該處始終處于受力狀態(tài),且持續(xù)受最大脈動循環(huán)載荷的作用,造成疲勞點蝕損傷。于此同時也不難發(fā)現(xiàn),由于軸承中徑向游隙的存在,軸承中負(fù)荷區(qū)將減小,除了包括最大受力部位的承載區(qū),軸承外圈其他部位基本不受力,處于非工作狀態(tài)。
4 解決方法
解決問題最有效、最直接的方法就是將有損傷的軸承更換掉。采用此方法,首先,必須購置一套價值萬余元的同型號軸承,因其所處的使用位置及其重要性,該軸承一般選用進口軸承,軸承到位后,即實施更換。我礦是落地式多繩摩擦提升機,天輪處在井架頂部,據(jù)地面高度約25米,且天輪上下平臺面積有限,空間狹窄,作業(yè)過程中,天輪組起吊、舊軸承拆卸、新軸承加熱、加熱后安裝等作業(yè)都是現(xiàn)場完成,對高空作業(yè)而言,作業(yè)難度相當(dāng)大,作業(yè)安全性極差,而且施工時間長,影響礦井正常提升,因此,不是萬不得已,盡可能不采用此法。
通過軸承受力分析可知,在正常情況下,其受力特點是:軸承外圈非受力部分占到圓周長約1/2-3/4,而且,一旦軸承安裝定位,外圈固定,受力與非受力部位即固定不變。因此,根據(jù)這個特點,決定采取軸承外圈轉(zhuǎn)向的方法解決問題,具體方法步驟如下:打開故障天輪組兩端軸承座端蓋、上蓋,吊起天輪組,將故障軸承外圈逆時針旋轉(zhuǎn)120°(也可順時針旋轉(zhuǎn)),即將有損傷的部位旋轉(zhuǎn)至非受力部位,為了保持天輪組件轉(zhuǎn)動精度的統(tǒng)一性,將另外一端的軸承外圈也同步旋轉(zhuǎn)120°,天輪組重新落入軸承座孔安裝固定,通過如此操作,合理有效的解決了軸承外圈損傷后的安全再使用問題。這樣處理后,經(jīng)過一個時期的運轉(zhuǎn)使用,其受力特點決定軸承外圈該受力部位仍可能再受損,倘若受力部位再損傷,可采取同樣的方法進行處理,亦即一套軸承在沒有其他特殊問題的情況下,可以延長兩個使用周期安全再使用。大膽的說,每次旋轉(zhuǎn)90°,可以延長三個使用周期,但考慮到軸承本身制造的使用壽命和受力的合理性,故采取折中保守的方法,每次同方向旋轉(zhuǎn)120°予以安全再使用。
5 效果及效益評估價
采用此方法處理后,截止筆者發(fā)稿之前的2014年5月31日,再次打開檢查該軸承,使用狀況良好,未發(fā)現(xiàn)異常的損傷。因此,與更換軸承方法相比,不但節(jié)省了萬余元的軸承購置費和前期大量的準(zhǔn)備工作,還避免了一次大型高危作業(yè)活動,同時可縮短施工時間約16小時,不但使用效果好,還安全高效,解除了新副井提升系統(tǒng)的安全隱患,確保其安全運行,經(jīng)濟、社會效益顯著。此法對有類似情況的設(shè)備修理維護均可借鑒使用,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
參考文獻
[1]吳宗澤.機械零件[M].中央廣播電視大學(xué)出版社,1986.
作者簡介
陳偉杰(1968-),河南焦作人,1997年畢業(yè)于焦作工學(xué)院礦山機電專業(yè),現(xiàn)從事煤礦機電管理工作。endprint
摘 要 對鶴煤六礦新副井天輪軸承損傷原因進行了查找分析研究,同時根據(jù)其受力特點確定了一個安全有效的解決方法,并對具體方法步驟進行了詳細敘述,采用此方法解決問題后,使用結(jié)果表明,該方法經(jīng)濟、安全、可靠,經(jīng)濟及社會效益顯著,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞 天輪;軸承;損傷;安全;再使用
中圖分類號:TD534 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)14-0150-02
1 設(shè)備簡介
鶴煤六礦新副井提升機為落地式多繩摩擦提升機,提升系統(tǒng)由:提升容器、提升鋼絲繩、提升機、天輪、井架、裝卸載設(shè)備及電器設(shè)備等組成。兩組同規(guī)格天輪組件位于井架頂部上、下平臺,天輪組件型號為:T—2.8/2,由主軸、四個繩輪、兩個軸架、兩套球面滾子軸承(22356CA)、四個軸承擋蓋等組成。每組天輪由兩端的軸架支撐并穩(wěn)固于井架平臺,絞車四根主繩繞過絞車主滾筒后經(jīng)上下兩組天輪導(dǎo)向后進入井筒與提升容器連接,通過尾繩的平衡作用,形成一個穩(wěn)定的提升系統(tǒng)。圖1為提升系統(tǒng)簡圖。在絞車運行過程中,天輪組可以以最高8.2 m/s的速度運行。
2 故障現(xiàn)象
新副井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著升降人員、物料、設(shè)備、提升矸石任務(wù),除了規(guī)定的檢查檢修時間,幾乎是連續(xù)運轉(zhuǎn)。天輪組繩輪直徑與絞車滾筒直徑相同,同步運轉(zhuǎn),圓周速度及線速度相同,均為29.45rpm和4.3 m/s。該天輪組件是2011年4月1日更換并投入使用,2013年10月23日在礦井年度計劃停產(chǎn)檢修時檢查發(fā)現(xiàn),上組天輪南端軸承外圈正下偏順時針方向約15°-20°位置有兩處面積約30 mm2的疲勞點蝕損傷,若繼續(xù)使用損傷面積勢必會繼續(xù)擴大,使用條件將進一步惡化,勢必會發(fā)展到滾動體及內(nèi)圈,影響軸承的運轉(zhuǎn)精度,產(chǎn)生異常噪聲和溫升,使提升系統(tǒng)處于帶病運轉(zhuǎn)狀態(tài),不符合煤礦安全規(guī)程的要求,必須采取有效措施予以解決。
3 原因分析
由滾動軸承的負(fù)荷分布可知,由于滾動體所處的位置不同,受力不同。軸承在工作時各個滾動體所承受的載荷將由零逐漸增大到最大值,然后再逐漸減小到零。因此,滾動體承受的是變載荷。對于工作時旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈上任意一點,在承載區(qū)內(nèi),每次與滾動體接觸就受載一次,因此,旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈上任意一點的載荷及應(yīng)力是周期性變化的。對于固定的外圈,各點所受載荷隨位置不同而大小不同,對位于承載區(qū)內(nèi)的任意一點,當(dāng)每一個滾動體滾過便受載一次,而所受載荷的最大值是不變的,承受穩(wěn)定的脈動循環(huán)載荷。外圈承載區(qū)任意一點的應(yīng)力變化情況如圖2所示。
通過提升系統(tǒng)圖可以看出,作為支撐件,天輪軸承在罐籠自重、提升、平衡鋼絲繩自重、提升重物及鋼絲繩張力的作用下,始終處于受力狀態(tài),通過受力分析可知,其最大受力點處于第Ⅲ象限,與鉛垂方向約呈19.5°角位置,與故障點位置進行比對發(fā)現(xiàn),故障點位置與最大受力點位置基本吻合。天輪軸承內(nèi)圈與主軸連接配合,外圈與軸承座孔連接配合,提升系統(tǒng)運行后,天輪軸承內(nèi)圈與滾動體、保持架隨主軸一起轉(zhuǎn)動,外圈固定不動。綜合分析得出如下結(jié)論:故障現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于該處始終處于受力狀態(tài),且持續(xù)受最大脈動循環(huán)載荷的作用,造成疲勞點蝕損傷。于此同時也不難發(fā)現(xiàn),由于軸承中徑向游隙的存在,軸承中負(fù)荷區(qū)將減小,除了包括最大受力部位的承載區(qū),軸承外圈其他部位基本不受力,處于非工作狀態(tài)。
4 解決方法
解決問題最有效、最直接的方法就是將有損傷的軸承更換掉。采用此方法,首先,必須購置一套價值萬余元的同型號軸承,因其所處的使用位置及其重要性,該軸承一般選用進口軸承,軸承到位后,即實施更換。我礦是落地式多繩摩擦提升機,天輪處在井架頂部,據(jù)地面高度約25米,且天輪上下平臺面積有限,空間狹窄,作業(yè)過程中,天輪組起吊、舊軸承拆卸、新軸承加熱、加熱后安裝等作業(yè)都是現(xiàn)場完成,對高空作業(yè)而言,作業(yè)難度相當(dāng)大,作業(yè)安全性極差,而且施工時間長,影響礦井正常提升,因此,不是萬不得已,盡可能不采用此法。
通過軸承受力分析可知,在正常情況下,其受力特點是:軸承外圈非受力部分占到圓周長約1/2-3/4,而且,一旦軸承安裝定位,外圈固定,受力與非受力部位即固定不變。因此,根據(jù)這個特點,決定采取軸承外圈轉(zhuǎn)向的方法解決問題,具體方法步驟如下:打開故障天輪組兩端軸承座端蓋、上蓋,吊起天輪組,將故障軸承外圈逆時針旋轉(zhuǎn)120°(也可順時針旋轉(zhuǎn)),即將有損傷的部位旋轉(zhuǎn)至非受力部位,為了保持天輪組件轉(zhuǎn)動精度的統(tǒng)一性,將另外一端的軸承外圈也同步旋轉(zhuǎn)120°,天輪組重新落入軸承座孔安裝固定,通過如此操作,合理有效的解決了軸承外圈損傷后的安全再使用問題。這樣處理后,經(jīng)過一個時期的運轉(zhuǎn)使用,其受力特點決定軸承外圈該受力部位仍可能再受損,倘若受力部位再損傷,可采取同樣的方法進行處理,亦即一套軸承在沒有其他特殊問題的情況下,可以延長兩個使用周期安全再使用。大膽的說,每次旋轉(zhuǎn)90°,可以延長三個使用周期,但考慮到軸承本身制造的使用壽命和受力的合理性,故采取折中保守的方法,每次同方向旋轉(zhuǎn)120°予以安全再使用。
5 效果及效益評估價
采用此方法處理后,截止筆者發(fā)稿之前的2014年5月31日,再次打開檢查該軸承,使用狀況良好,未發(fā)現(xiàn)異常的損傷。因此,與更換軸承方法相比,不但節(jié)省了萬余元的軸承購置費和前期大量的準(zhǔn)備工作,還避免了一次大型高危作業(yè)活動,同時可縮短施工時間約16小時,不但使用效果好,還安全高效,解除了新副井提升系統(tǒng)的安全隱患,確保其安全運行,經(jīng)濟、社會效益顯著。此法對有類似情況的設(shè)備修理維護均可借鑒使用,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
參考文獻
[1]吳宗澤.機械零件[M].中央廣播電視大學(xué)出版社,1986.
作者簡介
陳偉杰(1968-),河南焦作人,1997年畢業(yè)于焦作工學(xué)院礦山機電專業(yè),現(xiàn)從事煤礦機電管理工作。endprint
摘 要 對鶴煤六礦新副井天輪軸承損傷原因進行了查找分析研究,同時根據(jù)其受力特點確定了一個安全有效的解決方法,并對具體方法步驟進行了詳細敘述,采用此方法解決問題后,使用結(jié)果表明,該方法經(jīng)濟、安全、可靠,經(jīng)濟及社會效益顯著,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞 天輪;軸承;損傷;安全;再使用
中圖分類號:TD534 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)14-0150-02
1 設(shè)備簡介
鶴煤六礦新副井提升機為落地式多繩摩擦提升機,提升系統(tǒng)由:提升容器、提升鋼絲繩、提升機、天輪、井架、裝卸載設(shè)備及電器設(shè)備等組成。兩組同規(guī)格天輪組件位于井架頂部上、下平臺,天輪組件型號為:T—2.8/2,由主軸、四個繩輪、兩個軸架、兩套球面滾子軸承(22356CA)、四個軸承擋蓋等組成。每組天輪由兩端的軸架支撐并穩(wěn)固于井架平臺,絞車四根主繩繞過絞車主滾筒后經(jīng)上下兩組天輪導(dǎo)向后進入井筒與提升容器連接,通過尾繩的平衡作用,形成一個穩(wěn)定的提升系統(tǒng)。圖1為提升系統(tǒng)簡圖。在絞車運行過程中,天輪組可以以最高8.2 m/s的速度運行。
2 故障現(xiàn)象
新副井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著升降人員、物料、設(shè)備、提升矸石任務(wù),除了規(guī)定的檢查檢修時間,幾乎是連續(xù)運轉(zhuǎn)。天輪組繩輪直徑與絞車滾筒直徑相同,同步運轉(zhuǎn),圓周速度及線速度相同,均為29.45rpm和4.3 m/s。該天輪組件是2011年4月1日更換并投入使用,2013年10月23日在礦井年度計劃停產(chǎn)檢修時檢查發(fā)現(xiàn),上組天輪南端軸承外圈正下偏順時針方向約15°-20°位置有兩處面積約30 mm2的疲勞點蝕損傷,若繼續(xù)使用損傷面積勢必會繼續(xù)擴大,使用條件將進一步惡化,勢必會發(fā)展到滾動體及內(nèi)圈,影響軸承的運轉(zhuǎn)精度,產(chǎn)生異常噪聲和溫升,使提升系統(tǒng)處于帶病運轉(zhuǎn)狀態(tài),不符合煤礦安全規(guī)程的要求,必須采取有效措施予以解決。
3 原因分析
由滾動軸承的負(fù)荷分布可知,由于滾動體所處的位置不同,受力不同。軸承在工作時各個滾動體所承受的載荷將由零逐漸增大到最大值,然后再逐漸減小到零。因此,滾動體承受的是變載荷。對于工作時旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈上任意一點,在承載區(qū)內(nèi),每次與滾動體接觸就受載一次,因此,旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈上任意一點的載荷及應(yīng)力是周期性變化的。對于固定的外圈,各點所受載荷隨位置不同而大小不同,對位于承載區(qū)內(nèi)的任意一點,當(dāng)每一個滾動體滾過便受載一次,而所受載荷的最大值是不變的,承受穩(wěn)定的脈動循環(huán)載荷。外圈承載區(qū)任意一點的應(yīng)力變化情況如圖2所示。
通過提升系統(tǒng)圖可以看出,作為支撐件,天輪軸承在罐籠自重、提升、平衡鋼絲繩自重、提升重物及鋼絲繩張力的作用下,始終處于受力狀態(tài),通過受力分析可知,其最大受力點處于第Ⅲ象限,與鉛垂方向約呈19.5°角位置,與故障點位置進行比對發(fā)現(xiàn),故障點位置與最大受力點位置基本吻合。天輪軸承內(nèi)圈與主軸連接配合,外圈與軸承座孔連接配合,提升系統(tǒng)運行后,天輪軸承內(nèi)圈與滾動體、保持架隨主軸一起轉(zhuǎn)動,外圈固定不動。綜合分析得出如下結(jié)論:故障現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于該處始終處于受力狀態(tài),且持續(xù)受最大脈動循環(huán)載荷的作用,造成疲勞點蝕損傷。于此同時也不難發(fā)現(xiàn),由于軸承中徑向游隙的存在,軸承中負(fù)荷區(qū)將減小,除了包括最大受力部位的承載區(qū),軸承外圈其他部位基本不受力,處于非工作狀態(tài)。
4 解決方法
解決問題最有效、最直接的方法就是將有損傷的軸承更換掉。采用此方法,首先,必須購置一套價值萬余元的同型號軸承,因其所處的使用位置及其重要性,該軸承一般選用進口軸承,軸承到位后,即實施更換。我礦是落地式多繩摩擦提升機,天輪處在井架頂部,據(jù)地面高度約25米,且天輪上下平臺面積有限,空間狹窄,作業(yè)過程中,天輪組起吊、舊軸承拆卸、新軸承加熱、加熱后安裝等作業(yè)都是現(xiàn)場完成,對高空作業(yè)而言,作業(yè)難度相當(dāng)大,作業(yè)安全性極差,而且施工時間長,影響礦井正常提升,因此,不是萬不得已,盡可能不采用此法。
通過軸承受力分析可知,在正常情況下,其受力特點是:軸承外圈非受力部分占到圓周長約1/2-3/4,而且,一旦軸承安裝定位,外圈固定,受力與非受力部位即固定不變。因此,根據(jù)這個特點,決定采取軸承外圈轉(zhuǎn)向的方法解決問題,具體方法步驟如下:打開故障天輪組兩端軸承座端蓋、上蓋,吊起天輪組,將故障軸承外圈逆時針旋轉(zhuǎn)120°(也可順時針旋轉(zhuǎn)),即將有損傷的部位旋轉(zhuǎn)至非受力部位,為了保持天輪組件轉(zhuǎn)動精度的統(tǒng)一性,將另外一端的軸承外圈也同步旋轉(zhuǎn)120°,天輪組重新落入軸承座孔安裝固定,通過如此操作,合理有效的解決了軸承外圈損傷后的安全再使用問題。這樣處理后,經(jīng)過一個時期的運轉(zhuǎn)使用,其受力特點決定軸承外圈該受力部位仍可能再受損,倘若受力部位再損傷,可采取同樣的方法進行處理,亦即一套軸承在沒有其他特殊問題的情況下,可以延長兩個使用周期安全再使用。大膽的說,每次旋轉(zhuǎn)90°,可以延長三個使用周期,但考慮到軸承本身制造的使用壽命和受力的合理性,故采取折中保守的方法,每次同方向旋轉(zhuǎn)120°予以安全再使用。
5 效果及效益評估價
采用此方法處理后,截止筆者發(fā)稿之前的2014年5月31日,再次打開檢查該軸承,使用狀況良好,未發(fā)現(xiàn)異常的損傷。因此,與更換軸承方法相比,不但節(jié)省了萬余元的軸承購置費和前期大量的準(zhǔn)備工作,還避免了一次大型高危作業(yè)活動,同時可縮短施工時間約16小時,不但使用效果好,還安全高效,解除了新副井提升系統(tǒng)的安全隱患,確保其安全運行,經(jīng)濟、社會效益顯著。此法對有類似情況的設(shè)備修理維護均可借鑒使用,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
參考文獻
[1]吳宗澤.機械零件[M].中央廣播電視大學(xué)出版社,1986.
作者簡介
陳偉杰(1968-),河南焦作人,1997年畢業(yè)于焦作工學(xué)院礦山機電專業(yè),現(xiàn)從事煤礦機電管理工作。endprint