煤礦提升機(jī)主軸常見故障修復(fù)

楊海泉

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司)

煤炭生產(chǎn)中，礦井提升機(jī)在運(yùn)輸?shù)V石、矸石、作業(yè)設(shè)備及人員過程中發(fā)揮著重要作用，被稱為“礦井咽喉”。隨著煤礦開采深度和規(guī)模的不斷增加，對礦井提升設(shè)備要求越來越高。主軸裝置是提升機(jī)最主要的組件之一，其可靠性是提升機(jī)正常運(yùn)行的重要保證。實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場，提升機(jī)主軸由于長時間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)斷裂或磨損故障，需準(zhǔn)確及時地進(jìn)行維修，以確保煤礦生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

1 煤礦提升機(jī)主軸

提升機(jī)主軸裝置包括主軸、摩擦輪、制動盤、軸承、軸承座、軸承蓋、軸承梁、高強(qiáng)度螺栓組件、摩擦襯墊、固定塊、壓塊、夾板等零部件[2]。為確保提升設(shè)備安全、可靠運(yùn)行，盡量增加提升速率和運(yùn)載能力，需加強(qiáng)主軸強(qiáng)度，以保證其能承載轉(zhuǎn)矩、各類動載荷、沖擊載荷及自身重力。

主軸裝置中主軸使用整體式鍛造，軸上的法蘭盤經(jīng)一體鍛造后再機(jī)加工成型。摩擦輪載荷要求低于主軸，在制造過程中為整體焊接成型；大型摩擦輪受加工因素影響，加工成半刨分式構(gòu)件后通過高強(qiáng)螺栓和定位銷聯(lián)接成型；制動盤大部分直接焊接在摩擦輪輪殼處，大型提升設(shè)備制動盤為對稱安裝的雙制動盤；大型制動盤為通過定位銷和高強(qiáng)螺栓聯(lián)接的半刨分式構(gòu)件，制動需要的力矩通過大平面摩擦副傳遞實(shí)現(xiàn)。主軸裝置中軸承由傳統(tǒng)滑動軸承改為調(diào)心軸承，減小相對體積。同時軸承中心可以通過微量轉(zhuǎn)動補(bǔ)償軸承因彎曲、熱變形等因素造成的軸向作用力損失，并且該類軸承壽命較長、維護(hù)量小[3]。

2 主軸斷裂故障與修復(fù)

2.1 斷裂故障

常見的斷裂故障斷口通常出現(xiàn)在鍵槽位置，而且同時存在光滑區(qū)域和顆粒狀區(qū)域，根據(jù)特征判斷傳動軸斷裂主要原因是疲勞破壞。傳動軸輸出端軸瓦磨損嚴(yán)重，軸瓦與傳動軸之間相對間距不均衡，說明設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中軸傳動并不平穩(wěn)，受到較大的沖擊作用；也可能是潤滑油注入量小、潤滑效果差導(dǎo)致。

2.2 修復(fù)工藝

(1)傳動軸鍛造處理。選取與傳動軸材質(zhì)一致的鍛件材料，更換傳動軸磨損較為嚴(yán)重的右半段鍛件。將需要鍛造的胚料加熱至1 200 ℃進(jìn)行鍛造加工，熱鍛后的配件進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。

(2)車床粗加工。為確保焊接后公差符合要求，應(yīng)對傳動軸右半段進(jìn)行粗加工。

(3)傳動軸焊接。焊接前使用定位塊支承將傳動軸固定在平臺上，在溫度150～250 ℃條件下進(jìn)行預(yù)熱處理，以避免焊接應(yīng)力和不必要的變形。焊接時控制溫度250～350 ℃，恒溫3 h。

(4)傳動軸精加工。精加工以控制傳動軸形位誤差，確保傳動軸具有良好的加工精度。

(5)軸與軸套裝配。

3 主軸磨損故障與修復(fù)

3.1 軸頸磨損

煤礦提升機(jī)運(yùn)行時軸承擋圈部分螺栓會出現(xiàn)被剪切破壞的現(xiàn)象?，F(xiàn)場常見提升機(jī)基礎(chǔ)周圍存在不同尺寸的細(xì)小裂縫，大部分分布于基礎(chǔ)后方地板和正前方墻面處，同時采用四角測量法進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)水平度發(fā)生變化。

結(jié)合故障類型，判斷軸承擋圈部分螺栓被剪斷應(yīng)是基礎(chǔ)水平變形產(chǎn)生的軸向推力導(dǎo)致的。另外，由于該提升機(jī)是由其他礦井調(diào)用而來，使用年限過長，軸承沒有及時更換，在井下潮濕環(huán)境中長時間使用，主軸軸頭部分被侵蝕，形成較為明顯的麻點(diǎn)。

3.2 軸頭修復(fù)工藝

常見的修復(fù)軸頭方法主要有以下幾種[4]：

(1)更換主軸。更換出現(xiàn)故障的提升機(jī)主軸是最直接的方法，可靠性較高，但施工時間長，施工難度也較大，更換整個主軸費(fèi)用過高。

(2)電刷鍍工藝。利用電刷鍍技術(shù)對磨損的傳動軸軸頸進(jìn)行表面處理，恢復(fù)傳動軸尺寸至設(shè)計尺寸，通常只適用于磨損厚度不超過0.2 mm的情況。

(3)軸承位補(bǔ)焊修復(fù)法。該方法是通過電焊填補(bǔ)被磨損轉(zhuǎn)軸的磨損凹陷區(qū)域，再通過車床車削找圓恢復(fù)轉(zhuǎn)軸表面，適用于磨損厚度1～2 mm的情況。

(4)軸頸鑲套修復(fù)法。該方法需要在傳動軸表面安裝1層與轉(zhuǎn)軸同等材料的鑲套，這樣主軸直徑增加比較明顯，一般在傳動軸磨損特別嚴(yán)重的情況下使用。

(5)脈沖冷焊法。在磨損軸頸表面包裹一層薄鋼板，并通過脈沖冷焊法對薄鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊形成附著層，將傳動軸軸頸恢復(fù)為原設(shè)計尺寸。

(6)熱噴涂法。該方法原是加工金屬構(gòu)件時的表面處理方法，加熱金屬噴涂材料形成熔融狀微粒，通過動能沖擊到磨損軸頸基體表面并附著其上，形成較為穩(wěn)定的金屬涂層。

上述方法中，脈沖冷焊法不會產(chǎn)生太大熱量，適宜處理損傷厚度范圍在微米和毫米級范圍內(nèi)，修復(fù)速度快、投入較少，是最常用的修復(fù)技術(shù)。

3.3 脈沖冷焊法施工

(1)準(zhǔn)備階段。施工前應(yīng)再次確認(rèn)損傷程度，是否存在其他表面無法探查的暗傷，一般通過無損傷檢測方法進(jìn)行。

(2)施工階段。修復(fù)開始前，再次通過千分尺測量損傷磨損程度。轉(zhuǎn)軸損傷區(qū)域應(yīng)當(dāng)修磨成圓，不同磨損區(qū)域選擇對應(yīng)厚度的薄鋼板進(jìn)行脈沖冷焊法施工；連接區(qū)域使用不同層數(shù)的薄鋼板，最外層應(yīng)盡量選擇整個鋼板，避免鋼板因尺寸差異導(dǎo)致起皮、翹曲等情況。整體脈沖冷焊法修復(fù)完成后，轉(zhuǎn)軸恢復(fù)至原設(shè)計尺寸，同時轉(zhuǎn)軸和軸承重新裝配到提升機(jī)上時，也應(yīng)滿足原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。安裝完成后的提升機(jī)應(yīng)進(jìn)行水平度、中心線等測量、校準(zhǔn)。

(3)復(fù)驗(yàn)。定期檢查轉(zhuǎn)軸裝置中轉(zhuǎn)軸軸頸與軸承間間隙，重點(diǎn)查驗(yàn)修復(fù)后軸頸的附著鋼板是否有起皮、運(yùn)轉(zhuǎn)時是否有刷圈現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

通過分析煤礦提升機(jī)主軸常見的斷裂故障和磨損故障原因，結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了斷裂和磨損故障修復(fù)的技術(shù)方案，具體闡述了軸頭修復(fù)工藝中脈沖冷焊法的施工步驟。針對提升機(jī)主軸故障，應(yīng)根據(jù)具體生產(chǎn)實(shí)際選擇相應(yīng)的修復(fù)工藝，以確保提升機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保障煤礦生產(chǎn)。