劉智超

（大同煤礦集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限公司，山西 大同 037003）

礦井提升機(jī)對(duì)礦井生產(chǎn)十分重要，，井工開(kāi)采的各類(lèi)礦井，人員與物料都是通過(guò)礦井主、副井的礦井提升機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，礦井提升機(jī)的性能對(duì)礦井的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。如何完善設(shè)備維修方法，降低設(shè)備故障的維修時(shí)間和修復(fù)費(fèi)用，提高設(shè)備可靠性，是重要研究方向。

1 提升機(jī)主軸軸頸磨損原因分析

馬道頭煤礦使用的主井提升機(jī)為洛陽(yáng)礦山設(shè)備廠生產(chǎn)的2JK-3/20型礦用提升機(jī)。在使用中提升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置軸承擋圈部分螺栓發(fā)生剪切破壞，通過(guò)測(cè)量，軸頸與軸承間存在0.7mm的間隙。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，出現(xiàn)問(wèn)題的主井提升系統(tǒng)基礎(chǔ)周?chē)霈F(xiàn)不同尺寸細(xì)小裂縫，大部分分布在基礎(chǔ)后方地板和正前方墻面處，同時(shí)根據(jù)四角測(cè)量法對(duì)主井下方基礎(chǔ)部分進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)水平發(fā)生變化。

結(jié)合故障類(lèi)型，判斷軸承擋圈部分螺栓剪斷應(yīng)是基礎(chǔ)水平變形所引發(fā)的軸向推力導(dǎo)致的。該提升機(jī)由其他礦井調(diào)用而來(lái)，軸承沒(méi)有及時(shí)更換，長(zhǎng)時(shí)間使用并伴隨井下潮濕環(huán)境，主軸軸頭部分發(fā)生侵蝕，形成較為明顯的麻點(diǎn)。

2 常見(jiàn)修復(fù)工藝及優(yōu)缺點(diǎn)

常見(jiàn)的修復(fù)軸頭方法主要有以下幾種：

（1）更換主軸。最為直接的方法是更換出現(xiàn)故障的提升機(jī)主軸，該方案可靠性較高，但是施工時(shí)間長(zhǎng)，施工難度也較大，整個(gè)更換主軸費(fèi)用過(guò)高。

（2）電刷鍍工藝。利用機(jī)械加工時(shí)電刷鍍技術(shù)，對(duì)磨損的傳動(dòng)軸軸頸進(jìn)行表面處理，將傳動(dòng)軸尺寸恢復(fù)至設(shè)計(jì)尺寸。改方法較為成熟，并在常溫下進(jìn)行操作，同時(shí)可根據(jù)需要加工構(gòu)件類(lèi)型，調(diào)整鍍層硬度和耐磨性。但是該方法在處理前應(yīng)對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行處理，通常只適用于磨損厚度不超過(guò)0.2mm的情況。

（3）軸承位補(bǔ)焊修復(fù)法。該方法是通過(guò)電焊的方法填補(bǔ)被磨損轉(zhuǎn)軸的磨損凹陷區(qū)域，再次通過(guò)車(chē)床車(chē)削找圓恢復(fù)轉(zhuǎn)軸表面，該方法適用于磨損厚度約為1～2mm的情況。對(duì)磨損區(qū)域應(yīng)先進(jìn)行表面處理，再通過(guò)堆焊的方式填充磨損的轉(zhuǎn)軸軸頸，通常選取低氫型E5016或E5017焊條進(jìn)行焊接。焊接過(guò)程中應(yīng)避免使用大面積堆焊引發(fā)熱變形，應(yīng)采用4分法對(duì)稱(chēng)操作。為確保焊接質(zhì)量，焊接時(shí)應(yīng)沿上一道焊縫邊界并融化上一道焊縫大約1/2mm的距離。焊接同時(shí)應(yīng)注意避免強(qiáng)制冷卻，導(dǎo)致補(bǔ)焊區(qū)域硬度增加，影響車(chē)床車(chē)削作業(yè)。

（4）軸頸紅裝鑲套修復(fù)法。該方法需要在傳動(dòng)軸表面安裝一層與轉(zhuǎn)軸同等材料的鑲套，這樣主軸直徑增加比較明顯，所以一般在傳動(dòng)軸磨損特別嚴(yán)重的情況下使用，通常磨損厚度＞2mm時(shí)，并且需要對(duì)磨損區(qū)域車(chē)床削薄，這要求該方法不能應(yīng)用于直徑＜40mm的轉(zhuǎn)軸。

（5）定制軸承。對(duì)磨損主軸軸頸打磨或者通過(guò)車(chē)床切成磨損層，因此使用標(biāo)準(zhǔn)軸承會(huì)與軸徑降低的主軸間隙擴(kuò)大，為保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)及設(shè)計(jì)配合公差要求，需要根據(jù)改變后主軸軸徑定制非標(biāo)準(zhǔn)軸承。這種方法缺點(diǎn)在于傳動(dòng)軸軸徑降低，降低主軸剛性，同時(shí)定制軸承費(fèi)用也較高，但是現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單，影響礦井生產(chǎn)的時(shí)間較短。

（6）脈沖冷焊法。在磨損軸頸表面包裹一層薄鋼板，并通過(guò)脈沖冷焊法對(duì)薄鋼板進(jìn)點(diǎn)焊形成附著層，將傳動(dòng)軸軸頸恢復(fù)成原設(shè)計(jì)尺寸，不過(guò)應(yīng)注意軸承熱裝階段可能發(fā)生附著鋼板有翹曲，運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)磨損軸承表面。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，不降低傳動(dòng)軸軸頸，但是耐久性較差。

（7）熱噴涂法。原多應(yīng)用于加工金屬構(gòu)件時(shí)表面處理，如噴丸法。將加熱金屬?lài)娡坎牧闲纬扇廴跔钗⒘?，然后通過(guò)動(dòng)能以沖擊形式到達(dá)基體表面并沉附表面，形成較為穩(wěn)定的金屬涂層。為了達(dá)到尺寸要求公差范圍，對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行熱噴涂時(shí)，應(yīng)固定至專(zhuān)用傳動(dòng)設(shè)備勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后方能進(jìn)行噴涂操作，由于噴涂后表面加厚，需要在加工冷卻后對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行車(chē)削找圓操作，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該方法應(yīng)用較為成熟的金屬材料表面加工方法，需要特殊加工設(shè)備并相對(duì)費(fèi)時(shí)。

（8）其他方案。其他不常使用的旋轉(zhuǎn)設(shè)備主軸的修復(fù)方法為激光熔覆法、電火花沉積堆焊法、振動(dòng)電弧焊接等方法，也都有各自?xún)?yōu)點(diǎn)和適用范圍。

3 處理工藝的選擇

在實(shí)際對(duì)轉(zhuǎn)軸軸頭修復(fù)過(guò)程中，方案的選取應(yīng)本著可行性、可靠性、低費(fèi)用、短周期的原則進(jìn)行，同時(shí)考慮實(shí)際損傷情況對(duì)軸頭部分進(jìn)行修復(fù)。由于需要進(jìn)行修復(fù)的軸頭磨損厚度約為0.7mm，為了加快修復(fù)速度，并減少投入，選取脈沖冷焊法進(jìn)行修復(fù)處理，減少大型托運(yùn)設(shè)備和加工設(shè)備的使用，不用修復(fù)后進(jìn)行車(chē)床加工。該方法比較于補(bǔ)焊、熱噴涂、電鍍等方法，不會(huì)產(chǎn)生太大熱量，適宜處理的損傷厚度范圍在微米和毫米范圍內(nèi)都能進(jìn)行。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工與修復(fù)效果

4.1 施工過(guò)程

（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(wú)法探查的暗傷，適宜通過(guò)無(wú)損傷檢測(cè)方法進(jìn)行。準(zhǔn)備階段的主要工作為利用滾筒托架工裝架起需要修復(fù)轉(zhuǎn)軸，滾筒的托起利用千斤頂和托架完成，托架高度在600mm左右，千斤頂通常為4個(gè)50t的液壓千斤頂。為了修復(fù)需要，滾筒鋼絲繩需要去除，同時(shí)打開(kāi)軸承座兩側(cè)蓋子，并且與聯(lián)軸器內(nèi)的齒輪分離，調(diào)節(jié)制動(dòng)器處于最大間隙處，之后退出軸承，利用4個(gè)千斤頂托起托架。

（2）施工階段。修復(fù)開(kāi)始前，再次通過(guò)千分尺對(duì)損傷磨損情況進(jìn)行測(cè)量。轉(zhuǎn)軸損傷區(qū)域應(yīng)當(dāng)修磨成圓，由于不同區(qū)域如磨損厚度尺寸方面的磨損情況各不相同，對(duì)應(yīng)不同區(qū)域處理上選擇對(duì)應(yīng)厚度尺寸的薄鋼板進(jìn)行，連接區(qū)域使用不同層數(shù)的薄鋼板進(jìn)行，這樣到達(dá)最外層應(yīng)盡量選擇為整個(gè)鋼板，避免最后鋼板由于尺寸差異導(dǎo)致起皮、翹曲等情況發(fā)生。整體修復(fù)完成后，進(jìn)行冷焊修復(fù)后的轉(zhuǎn)軸應(yīng)恢復(fù)成提升機(jī)原設(shè)計(jì)尺寸，同時(shí)將轉(zhuǎn)軸和軸承從新裝配回提升機(jī)時(shí)，也應(yīng)滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，安裝完成的提升機(jī)應(yīng)進(jìn)行水平、中心度等測(cè)量。

（3）復(fù)驗(yàn)。修復(fù)完成后，修復(fù)的轉(zhuǎn)軸重新安裝到提升機(jī)后，應(yīng)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(shí)是否有刷圈現(xiàn)象。

4.2 修復(fù)效果

修復(fù)之后，通過(guò)半年的跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，沒(méi)有再出現(xiàn)軸承磨損破壞現(xiàn)象，提高了提升機(jī)運(yùn)行可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)馬道頭煤礦主井提升機(jī)設(shè)備磨損故障，分析了磨損造成的原因，同時(shí)討論多種不同針對(duì)轉(zhuǎn)軸修復(fù)的方法，最終根據(jù)磨損特點(diǎn)選取脈沖冷焊法用于提升機(jī)裝置故障修復(fù)，修復(fù)后提升機(jī)運(yùn)行良好。