采煤機(jī)潤(rùn)滑方式的改進(jìn)

□黃圣玲 □劉志明 □李 威

1.北方重工集團(tuán)有限公司 隧道掘進(jìn)裝備分公司 沈陽(yáng) 110141 2.北方重工集團(tuán)有限公司 熱處理分公司 沈陽(yáng) 110141

1 研究背景

采煤機(jī)搖臂齒輪傳動(dòng)部分中，各旋轉(zhuǎn)零件的使用壽命直接受潤(rùn)滑效果的影響，潤(rùn)滑效果好的零件壽命較長(zhǎng)，反之則零件壽命較短[1]。潤(rùn)滑油不但能減少旋轉(zhuǎn)零件摩擦產(chǎn)生的熱量，而且能帶走一部分熱量，從而降低各零件的溫度，保證設(shè)備在允許的溫度下工作[2]。采煤機(jī)通常發(fā)生的機(jī)械故障是截割部損壞，大多是由潤(rùn)滑不良引起的，具體表現(xiàn)為：軸承沒(méi)有充分潤(rùn)滑，因干摩擦而發(fā)熱造成抱死[3-5]；齒輪過(guò)熱磨損及嚙合故障；摩擦急劇發(fā)熱引起密封裝置損壞[6]，進(jìn)而引起漏油，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，形成惡性循環(huán)[7-8]。一旦采煤機(jī)截割部發(fā)生損壞，采煤機(jī)停止工作，更換搖臂所需時(shí)間較長(zhǎng)，將嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)。可見(jiàn)，改進(jìn)采煤機(jī)齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)，進(jìn)而改善潤(rùn)滑效果，具有重要意義。

2 飛濺潤(rùn)滑系統(tǒng)

飛濺潤(rùn)滑系統(tǒng)中，一部分傳動(dòng)零件位于油池內(nèi)，靠零件的旋轉(zhuǎn)將潤(rùn)滑油從油池內(nèi)帶到摩擦副上，形成自動(dòng)潤(rùn)滑。飛濺潤(rùn)滑必須保證油面足夠高，使齒輪副大齒輪直徑的1/4～1/3浸沒(méi)在油中[9]，較小的齒輪靠較大的齒輪帶油并送到嚙合處進(jìn)行潤(rùn)滑。軸承同樣通過(guò)足夠高的油面或齒輪濺油進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)速相當(dāng)高時(shí)，飛濺潤(rùn)滑可以使位于不同水平面的傳動(dòng)零件得到良好的潤(rùn)滑。

飛濺潤(rùn)滑系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是潤(rùn)滑方式簡(jiǎn)單，工作零件散熱快，對(duì)潤(rùn)滑油的雜質(zhì)含量和黏度降低較為不敏感。

另一方面，采煤機(jī)搖臂經(jīng)常是在傾斜狀態(tài)下工作的，當(dāng)搖臂處于上擺角位置時(shí)，潤(rùn)滑油集中在油池低處，搖臂上端的齒輪組及軸承因露出油面而得不到充分潤(rùn)滑?？梢?jiàn)，搖臂齒輪和軸承僅僅靠飛濺潤(rùn)滑，已經(jīng)不能滿足零件得到充分潤(rùn)滑的要求。

3 強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)

為了保證搖臂處于上擺角位置時(shí)，搖臂上端的軸承和齒輪能夠得到良好的潤(rùn)滑效果，筆者在飛濺潤(rùn)滑的基礎(chǔ)上，增加了強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)[10]。

強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由過(guò)濾器、齒輪泵、齒輪組、油管和接頭等零部件組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理為：齒輪泵將經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾的潤(rùn)滑油吸入，一路潤(rùn)滑油進(jìn)入搖臂各惰輪軸潤(rùn)滑軸承，保證處于該潤(rùn)滑油路的軸承和齒輪得到良好潤(rùn)滑，并帶走一部分熱量，可以提高軸承和齒輪的使用壽命，如圖2A-A截面剖視圖所示；另一路到達(dá)搖臂上方的噴嘴，噴嘴將潤(rùn)滑油噴射到齒輪和軸承上，從而保證所有齒輪和軸承能夠得到充分潤(rùn)滑，如圖3B-B截面剖視圖所示；潤(rùn)滑后的熱油自行回流到齒輪箱的油池中，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油的循環(huán)。

圖2 圖1中A-A截面剖視圖

圖3 圖1中B-B截面剖視圖

過(guò)濾器設(shè)置在搖臂中油面最低位置處，無(wú)論搖臂處在什么位置，都能保證油泵吸到經(jīng)過(guò)濾清后的潤(rùn)滑油。過(guò)濾器基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 過(guò)濾器基本結(jié)構(gòu)

可見(jiàn)，潤(rùn)滑管道內(nèi)徑不小于6 mm即可。

強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)利用了搖臂電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，不需另設(shè)動(dòng)力源，既節(jié)約了成本，又優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，并且能

過(guò)濾器由法蘭蓋、外套、內(nèi)套和過(guò)濾網(wǎng)等零件組成。法蘭蓋可帶動(dòng)內(nèi)套旋轉(zhuǎn)，使外套與內(nèi)套腰型孔錯(cuò)開(kāi)，形成封閉的腔體，此時(shí)取下法蘭蓋即可更換內(nèi)部的過(guò)濾網(wǎng)。這一過(guò)濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，能夠適應(yīng)不同形式搖臂的需求。

強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)的齒輪組由齒輪和軸等零件組成，并與搖臂中的齒輪組構(gòu)成齒輪副，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)傳至齒輪軸。齒輪軸帶動(dòng)齒輪泵旋轉(zhuǎn)，從而將低處的潤(rùn)滑油通過(guò)管道送往高處。

選擇齒輪泵及管道內(nèi)徑時(shí)，油路系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，轉(zhuǎn)速r1為1 485 r/min，經(jīng)過(guò)3組齒輪傳遞,齒輪泵的轉(zhuǎn)速r2為3 402 r/min，選取的齒輪泵理論排量L為1.02 mL/r，可以算出系統(tǒng)流量Q=r2L=3 402×1.02=3.47 L/min。

取液壓管道中油的流速v為2 m/s，根據(jù)公式計(jì)算管道內(nèi)徑為：夠滿足源源不斷向高處供油的需求。

4 結(jié)論

在飛濺潤(rùn)滑的基礎(chǔ)上，加設(shè)強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，能夠保證采煤機(jī)截割部中齒輪和軸承得到充分潤(rùn)滑，同時(shí)可降低工作溫度，大大延長(zhǎng)齒輪、軸承和密封件的使用壽命。只采用飛濺潤(rùn)滑系統(tǒng)的采煤機(jī)，平均每年要更換一次損壞的零部件，加設(shè)強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)后，易損件壽命延長(zhǎng)為原來(lái)的兩倍，并可提高經(jīng)濟(jì)效益。

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