采煤機(jī)搖臂行星頭損壞原因分析及改進(jìn)研究

郭曉明

（潞安集團(tuán)常村煤礦， 山西 長(zhǎng)治 046102）

引言

由于模塊采煤機(jī)的搖臂連續(xù)出現(xiàn)星頭迷宮槽嚴(yán)重磨損損壞、浮動(dòng)油封損壞、大軸承質(zhì)量不達(dá)標(biāo)經(jīng)常性損壞等故障。主要星頭若出現(xiàn)故障則可能導(dǎo)致煤礦采集受到嚴(yán)重影響，進(jìn)而導(dǎo)致停產(chǎn)事故。對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的星頭進(jìn)行分析檢查，發(fā)現(xiàn)損壞的原因并對(duì)星頭進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，避免了此類事故的發(fā)生。

1 造成搖臂行星頭損壞的原因

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，行星頭出現(xiàn)損壞的地方主要是：位于蓋板上的迷宮槽嚴(yán)重磨損損壞，支撐搖臂的大軸承嚴(yán)重?fù)p壞，油封墊圈斷裂密封性受損，導(dǎo)致漏油。采煤機(jī)搖臂行星頭的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 搖臂行星頭結(jié)構(gòu)

從損壞的零件來(lái)看，導(dǎo)致零件出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的主要原因是軸承稍大，端蓋無(wú)法將軸承覆蓋，而軸承之間的間隙過(guò)大，無(wú)法調(diào)整墊片與端蓋之間的安裝位置，進(jìn)而使星頭的錐形軸承無(wú)法進(jìn)行定位。在采煤機(jī)進(jìn)行切割工作時(shí)，由于滾筒的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致行星頭較大的反向切割力，同時(shí)也會(huì)對(duì)星頭產(chǎn)生一個(gè)很大的軸向力。安裝執(zhí)行軸承時(shí)沒(méi)有進(jìn)行定位，軸承杯與錐形軸承外側(cè)徑向的間隙過(guò)大，滾筒方榫產(chǎn)滾動(dòng)產(chǎn)生的力傳導(dǎo)至行星架上，然后星架會(huì)在徑向上產(chǎn)生振動(dòng)，星架的振動(dòng)也進(jìn)而導(dǎo)致了方樺的共振，并且兩個(gè)零件會(huì)繞著軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，而安裝在軸承杯上的端蓋無(wú)法振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致星架上的迷宮槽全面接觸磨損，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p壞。而大幅度的振動(dòng)擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)造成浮動(dòng)油墊片斷裂，無(wú)法保障密封性，斷裂的碎片也能導(dǎo)致軸承的損壞。從上述情況分析得知，軸承縮在軸承杯下，而調(diào)整軸承于墊片之間的距離無(wú)法解決問(wèn)題，造成行星頭損壞。因此需要對(duì)行星頭的尺寸進(jìn)行計(jì)算[1]。

1.1 從殼體核算軸向尺寸鏈

安裝在采煤機(jī)搖臂殼體的軸承Ⅰ底部的大端面軸向尺寸為145 mm，上下偏差分別為0.1 mm 與0。相應(yīng)的安裝在下面的大端面到內(nèi)齒圈的距離為28 mm，上下偏差分別為0 與-0.1 mm。經(jīng)過(guò)公式計(jì)算可以分別計(jì)算出I 底部到內(nèi)圈齒數(shù)的最大距離與最小距離分別為117.2 mm（145+0.1-28+0.1=117.2 mm）,117 mm（148-28=117 mm）,內(nèi)圈齒數(shù)軸向長(zhǎng)度為195 mm，相應(yīng)的上下偏差分別+0.072 mm 與0。

軸承杯的內(nèi)圈軸向長(zhǎng)度為130 mm，相應(yīng)的上下偏差分別為0 與-0.16 mm，由公式計(jì)算可得出相應(yīng)的軸承杯上端面到軸承Ⅰ的最大與最小距離為442.272 mm （117.2+195.072+130=442.272 mm）與441.81 mm（117+195+130-0.16=441.84 mm）。

1.2 從軸承處核算軸向尺寸鏈

由軸承的普通精度等級(jí)（0 或6）確定軸承Ⅰ的尺寸為87 mm，相應(yīng)的上下極限偏差分別為+0.35 mm 與0.25 mm，由軸承的普通精度等級(jí)（0 或6）也可以確定軸承Ⅱ的尺寸為100 mm，相應(yīng)的上下極限偏差分別為+0.4 mm 與-0.4 mm。軸承Ⅰ于Ⅱ距離為255 mm，相應(yīng)的上下極限偏差分別為0 mm 與-0.081 mm，從而計(jì)算出軸承Ⅰ下底面到軸承Ⅱ上端面的最大與最小距離分別為442.75 mm 與441.269 mm，由于軸承上端面與軸承杯上端面在理論上是平整的，所以可以取442 mm 為其公差值。

通過(guò)計(jì)算得出各個(gè)工件的上下公差之后，可以推斷出：第一殼體通過(guò)計(jì)算得出的尺寸最大值與軸承計(jì)算得出的最小值相減442.272-441.269=1.003 mm,由計(jì)算的結(jié)果可以看出軸承上端面比軸承地面低了1.003 mm；第二，測(cè)量的殼體最小值與軸承測(cè)量的最大值之差441.84-442.75=-0.91 mm，計(jì)算后的結(jié)果為-0.91 mm，說(shuō)明軸承杯上端面比軸承上端面低0.91 mm。

從上述計(jì)算的結(jié)果來(lái)說(shuō)，每個(gè)零件的尺寸都在合理的范圍內(nèi)，但由于極限偏差過(guò)大，造成煤壁側(cè)支撐軸的上端面距離軸承杯內(nèi)側(cè)1.003 mm，導(dǎo)致在機(jī)器開(kāi)工時(shí)各個(gè)零件嚴(yán)重磨損，因此造成了無(wú)法定位與間隙過(guò)大，從而導(dǎo)致了故障的發(fā)生[2-3]。

2 搖臂行星頭的改進(jìn)方案

1）改進(jìn)端蓋，如圖2 所示，可以加工一個(gè)深3 mm 的凹槽于端蓋與軸承杯之間，保證端蓋與軸承之間無(wú)間隙，為保障端蓋與軸承杯在尺寸鏈極限公差有間隙，可以將端蓋的長(zhǎng)度減少1.5 mm。

圖2 端蓋改進(jìn)前后對(duì)比（單位：mm）

2）如圖3 所示，可以將加厚的調(diào)整墊安裝在軸承杯與端蓋之間相應(yīng)增加墊片的厚度，為節(jié)約成本可以在安裝時(shí)將軸承壓緊，然后測(cè)量軸承杯端蓋之間的距離并適當(dāng)調(diào)整。

圖3 改進(jìn)后的行星頭結(jié)構(gòu)

3）為到工作地點(diǎn)后能夠及時(shí)調(diào)整軸承之間的距離，可以將端蓋與墊片組合在一起，避免在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整不方便的問(wèn)題，進(jìn)而引起端蓋損壞、漏油故障的發(fā)生[4-5]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述方法對(duì)采煤機(jī)的搖臂星頭進(jìn)行改進(jìn)，可以有效避免無(wú)法定位而導(dǎo)致?lián)u臂星頭磨損損害故障的發(fā)生，提高了采煤的采集效率，充分節(jié)約了采煤機(jī)的生產(chǎn)制造成本。通過(guò)改變墊片的安裝位置，有效提高了采煤機(jī)的安裝效率，有效減少了生產(chǎn)制造星頭的成本。將調(diào)整墊安裝在外部，可以提高安裝的效率。而為了減小間隙與提高安裝效率，將端蓋和調(diào)整墊有機(jī)組合起來(lái)，滿足了客戶的要求。對(duì)星頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整后有效避免了事故的發(fā)生。