掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承常見故障分析及預(yù)防措施研究

尹鳳貴

（山西潞安化工集團(tuán)有限公司常村煤礦， 山西 長治 046012）

1 掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承簡介

目前，隨著科技不斷發(fā)展煤礦所用機(jī)械設(shè)備也得到了很大改善，由于礦內(nèi)井下的開采技術(shù)越來越成熟，因此，掘進(jìn)機(jī)在生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，并且具有操作方便、安全、實(shí)用性強(qiáng)、工作可靠等許多優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。

掘進(jìn)機(jī)所有部件中回轉(zhuǎn)臺(tái)位于核心部位，特別是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)揮著無可替代的重要作用，它身上承載重量極大甚至可達(dá)幾十噸的截割部，而且他還位于截割部和本體部的中間位置，截割部可以來回?fù)u擺運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵就是依靠回轉(zhuǎn)支承，基于此，回轉(zhuǎn)支承使用時(shí)間的長短影響著回轉(zhuǎn)臺(tái)的使用壽命。掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承安裝示意圖如圖1 所示。掘進(jìn)機(jī)在工作時(shí)，所受到的來自巖石和煤壁沖擊給截割頭的力都作用于回轉(zhuǎn)臺(tái)，所以回轉(zhuǎn)臺(tái)是整個(gè)機(jī)器中受到?jīng)_擊力最大的部位。由于沖擊不規(guī)律且強(qiáng)度高極易使回轉(zhuǎn)支承受到破壞，所以要求掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)臺(tái)和回轉(zhuǎn)支承要有很大的支撐強(qiáng)度。而且在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)問題時(shí)，一定要及時(shí)檢查。首先掘進(jìn)機(jī)這個(gè)機(jī)器本身就十分復(fù)雜且不靈便，其次需要它的工作環(huán)境也是十分復(fù)雜且情況多變的，致使對其進(jìn)行維修的環(huán)境小，所以給維修工人的工作帶來很大困難。為了減少出現(xiàn)事故，保障夠工作正常進(jìn)行，需根據(jù)以往因?yàn)榛剞D(zhuǎn)支承而發(fā)生的問題和故障進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上找到合理的解決辦法，從而使回轉(zhuǎn)支承的使用時(shí)間得以延長。

圖1 掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承安裝示意圖

2 回轉(zhuǎn)支承的形式

2.1 結(jié)構(gòu)形式

組成回轉(zhuǎn)支承的部件有套圈（內(nèi)、外圈或上、下圈）、滾動(dòng)體、隔離塊、密封帶和注油嘴等，其按照結(jié)構(gòu)的形式差異可以劃分成4 種，01 系列為單排四點(diǎn)接觸式；02 系列為雙排異徑球式；11 系列為單排交叉滾柱式；13 系列為三排滾柱式。該結(jié)構(gòu)形式在我國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 2300-2011 中已明確規(guī)定[1]。

2.2 安裝孔形式

回轉(zhuǎn)支承根據(jù)安裝孔的異同所劃分的4 種形式，分別是內(nèi)、外圈安裝孔均為光孔；內(nèi)、外圈安裝孔均為螺紋孔；內(nèi)圈安裝孔為螺紋孔，外圈安裝孔為光孔；外圈安裝孔為螺紋孔，內(nèi)圈安裝孔為光孔。

2.3 安裝配合形式

回轉(zhuǎn)承可以依據(jù)不同的組裝方式劃分為標(biāo)準(zhǔn)型無止口和標(biāo)準(zhǔn)型有止口。

3 回轉(zhuǎn)支承損壞故障分析及解決措施

礦廠選用的掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)支承通常都使用的是下頁圖2 展示的單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承（01 系列）。選擇這一類型的原因是其沒有較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、安裝的技術(shù)要求也較低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、運(yùn)轉(zhuǎn)起來也不容易出現(xiàn)故障。而且掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)廠家會(huì)綜合機(jī)器的特殊要求情況等去自己設(shè)計(jì)，兩側(cè)的安裝孔都需使用固定性極強(qiáng)的光孔模式，使用強(qiáng)度很大的螺栓直接把回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外圈固定在機(jī)架上。因?yàn)榈V井下環(huán)境復(fù)雜，回轉(zhuǎn)支承如使用時(shí)沒有得到很好的保養(yǎng)，再者由于生產(chǎn)和安裝方式的影響，有可能在工作中出現(xiàn)套圈斷裂、滾動(dòng)體散落等突發(fā)情況，這樣就會(huì)極大地阻礙回轉(zhuǎn)支承功能的發(fā)揮，導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)暫停工作。基于此就需要在機(jī)器制造、組裝、防松、維修等方面去分析回轉(zhuǎn)支可以承擔(dān)破壞的情況，然后提出行之有效的措施。

圖2 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承

3.1 回轉(zhuǎn)支承的加工質(zhì)量

目前，我國生產(chǎn)軸承以及回轉(zhuǎn)支承此類型的零部件技術(shù)相較于國外還有差距，而且部件的生產(chǎn)供應(yīng)商在加工、制造上也有很大不同，使生產(chǎn)出的回轉(zhuǎn)支承有一部分在生產(chǎn)時(shí)就存在缺陷，使其使用壽命大打折扣。

如何避免在生產(chǎn)時(shí)造成的缺陷，提高回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量，就必須提高材料和工藝的標(biāo)準(zhǔn)。滾動(dòng)體的組成主要有鋼球和圓柱滾子兩種，制作這兩種滾動(dòng)體的材料選擇和計(jì)算其公差等級等都可以借鑒GB/T 308 和GB/T4661 的有關(guān)資料；隔離塊大部分情況下都會(huì)選用聚酞胺1010 樹脂，可參考HG/T 2349；密封帶的材料選擇SN7453 型的丁睛橡膠，可參考HG/T 2811；注油嘴即油杯，可參考JB/T 7940.7[2]。

回轉(zhuǎn)支承最多出現(xiàn)的問題就是套圈斷裂，所以對套圈進(jìn)行了詳細(xì)的分析。由于掘進(jìn)機(jī)對回轉(zhuǎn)支承外部尺寸略大，但是其內(nèi)圈的直徑卻小于等于1 m，所以更要將選材階段牢牢把關(guān)，大部分的工廠都選擇42CrMo，SCrMnMo，50Mn 或者必這些材料性能更好的專用高碳鉻鋼。對材料進(jìn)行加熱后要使其硬度（HBW）必須處于207～262 之間，正火狀態(tài)下的硬度（HBW）達(dá)到187～241，套圈滾道一定要實(shí)行淬火處理，使其的硬度（HRC）能夠在61～65 之間。

3.2 回轉(zhuǎn)支承的裝配工藝

3.2.1 裝配

回轉(zhuǎn)支承按其重量大小來看屬于特大型的軸承，由于體積巨大在加工過程中，容易出現(xiàn)回轉(zhuǎn)承套圈內(nèi)外出現(xiàn)淬火的軟帶，這就需要在對其進(jìn)行安裝時(shí)加以觀察，假如沒有注意軟帶，把軟帶安裝在了負(fù)荷區(qū)域內(nèi)，就會(huì)使軟袋受損，所以必須將其安裝在非負(fù)荷區(qū)域。安裝時(shí)潛規(guī)則要求軟帶與懸臂的中心線處于垂直狀態(tài)，還必須處于回轉(zhuǎn)中心的76°～104°內(nèi)，而且內(nèi)、外圈的軟帶需位置相異，且相對180°，如圖3 所示。

圖3 回轉(zhuǎn)支承正確安裝位置

需清除掉回轉(zhuǎn)支承結(jié)合面的污漬和異物后才能進(jìn)行安裝，而且對安裝貼合面的平面度和粗糙度也有一定要求。表1 展示的是回轉(zhuǎn)支承的安裝面質(zhì)量要求。

表1 回轉(zhuǎn)支撐安裝面質(zhì)量要求

3.2.2 緊固件的選取

安裝時(shí)，選擇合適的緊固件也影響著回轉(zhuǎn)支承能否正常使用。通常都會(huì)選擇大于8.8 級強(qiáng)度的螺栓。而且基于礦井工作的特殊性，所以就要選擇大于10.9 級強(qiáng)度的螺栓，如此就能保障緊固件的穩(wěn)固，而且還要安裝擰緊力矩。

3.2.3 防松方式

機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因?yàn)檎饎?dòng)強(qiáng)烈導(dǎo)致導(dǎo)致緊固螺栓松也會(huì)造成回轉(zhuǎn)支承損壞。所以要采取良好的措施來加固從而防止松動(dòng)，規(guī)避由零件松動(dòng)而引起的更嚴(yán)重的機(jī)器損害事故。其中防止螺栓松動(dòng)時(shí)不能用彈性墊圈，以下方法用來針對螺栓松動(dòng)：

1）使用nord-lock 防松墊圈；

2）選用有孔的螺栓（GB/T 32.1），在用低碳鋼絲去以8 字型進(jìn)行纏繞來防止松動(dòng)；

3）加安雙聯(lián)防松的墊片，運(yùn)用兩個(gè)螺栓使其形成雙聯(lián)鎖緊的模式，同時(shí)要把防松墊片貼向螺栓和所安面，以此來防松。

3.2.4 潤滑

機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)回轉(zhuǎn)支承會(huì)不停轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生熱量，為減少摩擦，快速散熱，需定期滴入潤滑油。且情況不同潤滑油的選擇也不同，選取時(shí)要依據(jù)負(fù)載強(qiáng)度、運(yùn)行速度、使用工況等來進(jìn)行選擇。潤滑油選取不當(dāng)也會(huì)造成回轉(zhuǎn)支承的使用時(shí)間縮短。礦井下掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)支承需選擇3 號(hào)鋰基潤滑脂或者相同性能的其他潤滑油。

一般把注油管和注油嘴相連接進(jìn)行潤滑油的注入，然后再手動(dòng)幫忙。假如注油嘴壞掉或堵塞就不能正常加注潤滑油，就需要進(jìn)行檢修、更換。

3.2.5 保養(yǎng)與維護(hù)

1）正常運(yùn)轉(zhuǎn)下，工作的第100 h 后需要對螺栓的預(yù)緊力進(jìn)行檢查，在此之后每400 h 進(jìn)行一次檢查，以此來確保回轉(zhuǎn)支承固定螺栓不發(fā)生松動(dòng)；

2）確保每運(yùn)轉(zhuǎn)100 h 就加注一次鋰基潤滑脂，避免回轉(zhuǎn)支承摩擦力過大，假如加注的銼基脂未滿足要求，就需要選取合適的潤滑油脂，并做好記錄；

3）使用時(shí)要維持密封帶始終完好、整潔，在其出現(xiàn)破損時(shí)要馬上更換；

4）維持齒面整潔，加注正確的潤滑脂，注意觀察嚙合痕跡，確保嚙合軌跡正確；

5）假如在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承有異響、回轉(zhuǎn)阻力過大，就需要停機(jī)檢查，故障排除后才能繼續(xù)使用。

4 結(jié)語

針對礦用掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)支承可能發(fā)生的故障進(jìn)行了全面分析，并且對如何延長其使用壽命提出了行之有效的預(yù)防和解決辦法，而且還對制作回轉(zhuǎn)支承時(shí)的工藝要求以及裝配質(zhì)量和螺栓固定及防松性能的要求做了詳細(xì)的說明和介紹，而且對如何進(jìn)行檢修、保養(yǎng)和維護(hù)進(jìn)行了說明，給設(shè)備維修給了意見，而且還給非礦山設(shè)備回轉(zhuǎn)支承的使用和維護(hù)提供了參考。