劉書云

（山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

煤礦生產(chǎn)講求高效、安全，但是對于開采難度較高的煤層，例如大傾角煤層、極薄煤層、大俯采角度煤層、高瓦斯煤層以及三軟煤層等等，其中既有單一工況，又可能并存多種復(fù)雜工況，這在很大程度上影響了煤礦生產(chǎn)的安全性與高效性。在此類工況下作業(yè)，采煤機(jī)各部分零部件強(qiáng)度面臨著嚴(yán)苛的要求，而行走系統(tǒng)是傳動系統(tǒng)末端構(gòu)件，在行走作業(yè)過程中會受到外部大量沖擊載荷影響，因此頻繁損壞，對生產(chǎn)效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響與制約。筆者就采煤機(jī)行走部齒輪磨損的原因分析及預(yù)防措施作如下論述。

1 采煤機(jī)行走部齒輪磨損的原因分析

在煤礦采掘作業(yè)中，采煤機(jī)行走箱故障是較為常見的一種，包括行走箱驅(qū)動輪軸承或者齒軌輪軸承不同程度磨損，行走箱驅(qū)動輪軸變形或者箱體齒軌輪軸變形無法分解、齒軌輪斷翅磨損、導(dǎo)向滑靴斷裂或磨損等諸多種類，其中以行走輪磨損最為常見，原因如下：受到設(shè)計因素、制造因素或者裝配因素的影響，采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)二者的齒軌輪存在齒形超差以及嚙合位置超差的問題，導(dǎo)致齒軌輪中心距累計值出現(xiàn)超差，由此引起行走箱齒軌以及齒軌輪斷齒、磨損。受制造工藝影響，或存在強(qiáng)度缺陷以及裝配缺陷，導(dǎo)致行走部齒輪質(zhì)量不佳，耐損耗性能明顯下降，容易出現(xiàn)磨損相關(guān)性故障問題。采煤工作面存在底板凹凸變化的問題，或刮板輸送機(jī)出現(xiàn)齒軌銷脫落的現(xiàn)象；采煤機(jī)齒軌輪或者導(dǎo)向滑靴與刮板輸送機(jī)齒軌接頭點(diǎn)處于卡阻狀態(tài)；機(jī)尾末端采煤機(jī)或者刮板輸送機(jī)機(jī)頭牽引行走過位、刮板輸送機(jī)齒軌變線端頭存在采煤機(jī)齒輪軌或者導(dǎo)向滑靴卡阻或變道的問題等等，此類問題均有可能導(dǎo)致采煤機(jī)刮板輸送機(jī)出現(xiàn)齒軌斷裂問題，或行走箱齒軌斷齒、導(dǎo)向滑靴斷裂等等，嚴(yán)重情況或釀成采煤機(jī)掉道的事故。受到采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴制造缺陷因素、設(shè)計結(jié)構(gòu)因素或者嚴(yán)重磨損等影響，導(dǎo)向滑靴可能出現(xiàn)底隙、側(cè)隙過大的問題，從而導(dǎo)致刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)二者齒軌無法正確嚙合，采煤機(jī)行走箱在作業(yè)過程中或因齒軌、齒軌輪嚴(yán)重磨損而出現(xiàn)故障。作業(yè)過程中采煤機(jī)驅(qū)動輪以及齒軌輪軸承受損，驅(qū)動輪和齒軌輪或是齒軌和齒軌輪之間未精確嚙合、位置不當(dāng)，往往會導(dǎo)致齒軌以及齒軌輪嚴(yán)重磨損，甚至斷齒，同時還有可能引起導(dǎo)向滑靴磨損以及斷裂問題、行走箱體螺栓斷裂、驅(qū)動輪磨損等等。采煤工作面走向俯角開采，以大采高采煤機(jī)為代表的采煤作業(yè)重心逐步向煤側(cè)壁偏斜，導(dǎo)向滑靴提起浮離齒軌運(yùn)行，導(dǎo)向滑靴存在較大間隙，齒軌和齒軌輪嚙合后實際中心距遠(yuǎn)大于嚙合中心距設(shè)計數(shù)值，二者嚙合位置偏向于節(jié)圓上方，此時齒軌弧面和齒軌輪齒頂邊、兩側(cè)滲碳硬化層相互嚙合，導(dǎo)致齒軌輪齒頂和硬化層先期崩落，由此導(dǎo)致齒輪或者齒輪軌發(fā)生磨損甚至斷裂的問題；在外部擠壓力的影響下，行走部齒軌輪軸發(fā)生損壞的幾率較大，導(dǎo)向滑靴勾面和內(nèi)側(cè)屬于容易磨損的部位；齒軌、齒軌輪之間未正確嚙合，導(dǎo)致嚙合位置偏差，行走箱體各部分所承受的壓力過大，或引起齒軌輪軸變形、連接螺栓變形或斷裂等問題，進(jìn)而導(dǎo)致采煤機(jī)齒軌輪以及驅(qū)動輪位置發(fā)生變化，引發(fā)驅(qū)動輪磨損、輪軸變形、斷裂以及軸承損毀等問題。支撐平滑靴和導(dǎo)向滑靴二者的磨損屬于漸進(jìn)性的，因此上述相關(guān)問題也會隨著構(gòu)件磨損而逐漸加重［1－2］。

2 采煤機(jī)行走部齒輪磨損的改進(jìn)策略

1）改進(jìn)行走輪。行走部齒輪制造材料以及熱處理工藝的革新。以以往采煤機(jī)為例，基本采用18Cr2Ni4WA作為行走輪材料，當(dāng)前所用制造材料普遍為18Cr2Ni4WE電渣重熔鋼，而且滲碳層厚度也有明顯提升。結(jié)合研究數(shù)據(jù)來看，電渣重熔鋼抗疲勞壽命約有6倍的提升，而彎曲疲勞壽命則有20%的提升，沖擊韌性約有1倍的提升。從整體上來看，行走輪耐磨性以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在應(yīng)用新材料后均有顯著提升。行走輪節(jié)距的調(diào)整。對于產(chǎn)量要求相對較高的大傾角以及大俯采作業(yè)面，節(jié)距126的行走輪以及銷排強(qiáng)度基本以達(dá)到極限數(shù)值，銷排斷裂以及行走輪斷齒等相關(guān)故障頻頻發(fā)作。為良好地解決生產(chǎn)需求，降低行走輪以及銷排維修與更換率，建議采用節(jié)距為147或者151的行走輪以及銷排，二者承受能力約為100t，行走輪以及銷排結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也有明顯提升，銷排斷裂以及行走輪斷齒等故障發(fā)生率也隨之減少［3］。調(diào)整行走箱結(jié)構(gòu)，更有利于更換行走輪以及導(dǎo)向滑靴。行走箱結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意見圖1，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)效果示意見圖2。根據(jù)圖像示意不難發(fā)現(xiàn)，以往行走箱結(jié)構(gòu)在進(jìn)行行走輪以及導(dǎo)向滑靴組件更換作業(yè)時，首先要拆掉行走箱，這一操作往往耗時很久。而圖2中可見改進(jìn)后的行走箱只需拆下行走輪軸就能夠進(jìn)行行走輪以及導(dǎo)向滑靴更換作業(yè)，熟練操作者可在幾小時內(nèi)完成這一操作，其檢修時間大大縮短，工人勞動強(qiáng)度明顯降低；同時也有效解決了導(dǎo)向滑靴嚴(yán)重磨損、磨損超量的情況下難以及時更換而影響作業(yè)效率的問題。

圖1 行走箱結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意

圖2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)效果示意

2）改進(jìn)導(dǎo)向滑靴。以往導(dǎo)向滑靴通常有5mm～6mm耐磨層，一旦耐磨層因為磨損而消耗完畢，其軟質(zhì)地的基體材料往往在短時間內(nèi)磨損超量，導(dǎo)致銷排和行走輪之間相互干涉，或引起銷排斷裂以及行走輪斷齒的問題。對導(dǎo)向滑靴加以改進(jìn)，在導(dǎo)向面添加耐磨鋼板，厚度為12mm，焊接牢固以強(qiáng)化耐磨層耐久度以及厚度，保障導(dǎo)向滑靴組件的使用壽命。

3）改進(jìn)銷排。工作強(qiáng)度較大的大俯采以及大傾角工作面，銷排節(jié)距一般為147或者151，建議提高銷排承載力，與采煤機(jī)組件中節(jié)距為147或者151的行走輪相互配合，防止行走輪以及銷排承載能力較低而引起銷排斷裂、壓潰或者行走輪斷齒等問題。

4）定期檢修，做好維護(hù)工作。煤礦開采作業(yè)過程中，定期檢修導(dǎo)向滑靴以及銷排等部件，及時做好相應(yīng)的檢修與維護(hù)工作。由于磨損量有限，導(dǎo)向滑靴以及銷排一旦磨損超量則會出現(xiàn)非正常嚙合的問題。對于耐磨層已完全消失的組件可考慮及時更換，重新堆焊后方可再次使用，以防止磨損超量導(dǎo)致銷排以及導(dǎo)向滑靴損壞的現(xiàn)象，提示提高生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代煤礦開采機(jī)械中，采煤機(jī)是極為重要的一種，其基本采用準(zhǔn)漸開線行走齒輪——小排牽引結(jié)構(gòu)，運(yùn)行平穩(wěn)性強(qiáng)，且能夠良好適應(yīng)底板起伏、銷排節(jié)距以及中心距變化等情況。但行走部齒輪磨損是一個重要的制約因素，筆者就行走部齒輪磨損的原因展開分析，并給出相應(yīng)的預(yù)防措施，希望有助于煤礦生產(chǎn)效率的提升。

［1］ 石永紅.采煤機(jī)零配件的維護(hù)和修理［J］.煤炭技術(shù)，2009，28（8）：11－13.

［2］ 代建學(xué).MGTY300／710－1.1D電牽引采煤機(jī)變頻器的原理、使用與故障排除［J］.煤礦機(jī)械，2009，30（2）：170－171.

［3］ 鐘兆華，張明，王健，等.薄煤層工作面采煤機(jī)的應(yīng)用及維護(hù)［J］.山東煤炭科技，2010（5）：9－10.