煤礦提升機減速器的常見故障及技術(shù)探究*

李 葵

(西山煤電集團西曲礦，山西古交 030200)

0 引言

減速器是煤礦提升機的重要組成部分之一，減速器發(fā)生問題勢必導(dǎo)致提升機的效率受到影響，不僅影響了煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)還可能給操作人員的生命安全帶來隱患。因此探究如何煤礦提升機減速器常見故障的應(yīng)對方案是煤礦企業(yè)應(yīng)該著重思考的問題。

1 減速器的功能

煤礦提升機是煤炭生產(chǎn)中不可或缺的一部分，煤礦提升機減速器的功能實際上是將正常電機變?yōu)闇p速電機，由此使電機的轉(zhuǎn)矩增加，繼而使電機的輸出動力轉(zhuǎn)變成提升卷筒所需要的運行轉(zhuǎn)速，這樣電機就能夠承受更大的負載。在實際的使用過程中需要根據(jù)提升機具體荷載的設(shè)計來選擇相應(yīng)的減速器，但是減速器的工作原理大同小異，因而煤礦提升機減速器的常見故障解決方案基本上能夠適用于所有的減速器［1］。

2 減速器常見故障分析

2．1 齒輪的損傷與失效

(1)裂紋。裂紋是齒輪損傷中較為常見的一種現(xiàn)象，造成裂紋的原因分先天和后天，先天性的裂紋是由于齒輪在鑄造時存在缺陷。而后天性的裂紋則是外界的應(yīng)力超過了金屬內(nèi)部的抗拉能力。對于先天性的裂紋可以通過提高鑄造水平來降低齒輪內(nèi)部的應(yīng)力來實現(xiàn)，而對于后天性的裂紋只能夠通過降低使用強度來實現(xiàn)。

(2)斷齒。斷齒是在極端狀態(tài)下齒輪的一個字或者多個齒局部斷裂的現(xiàn)象。煤礦提升機通常都是處于長時間運行的狀態(tài)下，長時間的運行勢必導(dǎo)致齒輪之間的摩擦過熱，從而降低了材料本身的強度，而如果此時加上高強度的運行，齒輪的齒就會斷裂，帶來嚴重的安全隱患。針對這種問題最好避免長時間高強度使用提升機或者定期對提升機減速器內(nèi)的齒輪進行檢修和更換，或者在鑄造時通過提升鑄造工藝來提高齒輪的強度。

(3)齒面疲勞。齒面疲勞是齒輪在不斷的摩擦過程中，在齒輪的表面形成疲勞裂紋并進一步擴展所形成的一種損傷，這種損傷最顯著的特點就是會導(dǎo)致齒輪表面的凹凸不平。如果在提升機減速器的使用過程中發(fā)現(xiàn)有齒輪表面凹凸不平的現(xiàn)象，必須將點蝕坑邊緣打磨圓滑，并且更換極壓潤滑油。

(4)齒面損耗。齒輪損耗是減速機使用過程中最難以避免的情況，由于提升機械一直在運轉(zhuǎn)，不同的齒輪之間一直處在摩擦之中，齒輪之間的滑動磨損會導(dǎo)致齒面的損耗，雖然通過使用潤滑油能夠在一定程度上降低這種損耗，但是并不能完全杜絕。因而質(zhì)量再好的齒輪在長期使用之后仍需要及時更換。如果齒面損耗過快則可與制造廠商聯(lián)系，看是否是生產(chǎn)工藝的問題。

(5)膠合。雖然減速器齒輪中會使用高壓潤滑油，但是這并不意味著潤滑油就能夠完全保護齒輪，如果潤滑油的質(zhì)量不過關(guān)或者是齒輪中的壓力驟然增大，在一定的壓力下潤滑油膜會破裂，從而導(dǎo)致金屬發(fā)生直接接觸而融化粘連，此時如果發(fā)生相對運動會導(dǎo)致金屬粘連的部分直接被撕裂。針對這種問題需要及時更換潤滑油，有修復(fù)價值的齒輪可以在膠合損傷處打磨光滑。

(6)永久變形。外界對于齒輪的應(yīng)力超過了齒輪材料的極限時，齒輪就會直接發(fā)生永久形變，此時齒輪不再具備可維修的價值，應(yīng)當(dāng)直接予以更換。對于這種問題，只能通過更換高強度的齒輪來盡量避免［2］。

2．2 軸承的損傷與失效

軸承的損傷無法直接從肉眼觀察，但是軸承的損傷往往會導(dǎo)致齒輪的不規(guī)則運動，從而導(dǎo)致齒輪發(fā)生異常磨損，因而在發(fā)現(xiàn)齒輪出現(xiàn)異常情況時也需要考慮軸承的損傷與失效。有條件的話可以購買相關(guān)的儀器來判斷軸承運作時的噪聲、振動、溫度等情況，基于這些情況來判斷軸承是否運轉(zhuǎn)正常，如果軸承異常需要分析軸承損壞的誘因，繼而改善軸承的使用條件，延長軸承的使用壽命。

2．3 潤滑油泄漏

為了保證齒輪之間的正常咬合，降低由摩擦帶來的熱量，一般煤礦提升機減速箱內(nèi)都會帶有大量的潤滑油。如果減速箱的設(shè)計不合理或者密封有問題就會產(chǎn)生潤滑油泄漏的情況，減速器內(nèi)的潤滑油泄漏會導(dǎo)致齒輪的磨損加快，工作時還會產(chǎn)生異常的聲響，并且伴隨有高溫。對此，應(yīng)該更換密封元件，保證減速器的密封性。

2．4 箱體的變形

由于井下開采條件復(fù)雜，提升機減速器可能有時候需要移動位置，而在移動吊裝的過程中可能會導(dǎo)致箱體的變形，如果不進行及時的矯正可能導(dǎo)致固定不牢固，影響正常工作。因此除了在吊裝的過程中要盡量避免箱體的形變之外，以變形的箱體需要評估能否正常使用，能夠正常使用的及時進行修復(fù)，不能正常使用的則更換新的減速器［3］。

3 減速器的技術(shù)改造

針對減速器的上述故障，通過技術(shù)改造實現(xiàn)減速器性能上的改進，改造方案如圖1所示。

3．1 盡量采用高強度的齒輪

在裂紋、斷齒、齒面疲勞、齒面損耗、膠合、永久變形這些齒輪異常情況中，很多問題都是可以采用高強度的齒輪來避免的。因此為了保障煤礦提升機的正常運轉(zhuǎn)，企業(yè)有必要在預(yù)算滿足的基礎(chǔ)上盡量采用高強度的齒輪。

圖1 減速器改造方案

3．2 軸 承

軸承和齒輪都是與運轉(zhuǎn)強度較大的部位，常用的流體動壓軸承可以利用油膜來減少摩擦力，從而延長使用壽命。但是在井下復(fù)雜的生產(chǎn)條件下，用滾動軸承代替滑動軸承，可以降低維護費用，節(jié)約維修時間，降低事故率。

3．3 箱 體

從箱體的角度來講，箱體的強度和成本是成正比的，想要消除箱體的形變最基礎(chǔ)的方法就是增加箱體的強度，但是對于煤礦企業(yè)來講這樣的投入或許并不值得，因而除了使用高強度的箱體之外，煤礦企業(yè)只能通過避免對箱體產(chǎn)生意外負載來降低箱體變形的幾率，從而降低生產(chǎn)的成本。此外，也可以通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝來改變箱體的結(jié)構(gòu)，以結(jié)構(gòu)來提高其抗形變能力。

3．4 密封裝置

減速器的靜密封可以靠精細加工的表面的相互壓緊來實現(xiàn)，在不能完全壓緊處通過增加彈性填充物來實現(xiàn)。在裝置的實際使用過程中，設(shè)計或者加工的精度達不到要求會導(dǎo)致靜密封出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致煤礦提升機減速器不能正常運轉(zhuǎn)。而在長期的運轉(zhuǎn)條件下，煤礦提升機減速器的溫度勢必會升高，這就會影響彈性填充物的性質(zhì)，極易出現(xiàn)的結(jié)果就是導(dǎo)致彈性填充物的使用壽命降低。因此，在實際加工的過程中設(shè)計和加工的精度都要嚴格控制，通過接觸式密封結(jié)構(gòu)或非接觸式密封結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)減速器的動密封。

3．5 冷卻裝置

冷卻裝置的目的是將減速器內(nèi)的熱量及時散發(fā)出去，從而避免減速機溫度過高帶來的齒輪或者軸承的強度改變。一般都是用合成潤滑油來潤滑齒輪表面的同時將熱量傳遞出去，齒輪的攪油損失與潤滑劑粘度有著直接聯(lián)系，粘度較低的潤滑劑有助于減少攪油損失，而在一定條件下，合成潤滑油可將功率損失降低70%，油箱溫度可降低達20°。合成潤滑油的選擇應(yīng)該慎重，應(yīng)嚴格檢查它同標(biāo)準密封材料和油漆的共容問題［4］。

4 結(jié)語

煤礦提升機是煤礦生產(chǎn)中的重要組成部分，一旦其出現(xiàn)故障勢必導(dǎo)致生產(chǎn)的停滯，為煤礦企業(yè)帶來諸多的經(jīng)濟損失，因此制定出煤礦提升機減速機的常見故障的解決方案，對于保障煤炭企業(yè)的正常生產(chǎn)具有重要的意義。通過對減速器部件和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化，有助于降低減速器機械故障發(fā)生的幾率，保證煤礦提升機的有效運行，在保證煤礦生產(chǎn)的產(chǎn)量的同時又能降低安全事故的出現(xiàn)。

［1］ 楊紅燕．關(guān)于煤礦提升機減速器的常見故障分析及技術(shù)改進［J］．科技風(fēng)，2012(4):138－139．

［2］ 夏 聰，劉同岡，王 松，等．礦井提升機減速器狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計與軟件開發(fā)［J］．煤礦機械，2011(6):271－272．

［3］ 馬鳳和，李 穎．對礦井提升機使用過程中減速器相關(guān)問題的探討［J］．中國科技縱橫，2012(21):182－183．

［4］ 蒲新征．基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的提升機減速器工況預(yù)測研究［J］．煤礦機械，2013，34(2):60－62．