煤矿机械中铰销润滑结构与方法探究

摘要：文章首先列举了几种典型的煤矿机械中的铰销润滑结构，通过对这些结构的对比和分析，指出虽然这些结构经常被人们使用，但是它们仍然是优点与问题并存的。因此，文章提出了一种新型的铰销润滑结构，该结构能更适用于煤矿机械中铰接轴的润滑，通过对这种新型铰销润滑结构的介绍以及其与传统铰销润滑结构的对比，展现了新型铰销润滑结构的优势以及发展前景。

关键词：煤矿机械；铰销润滑结构；铰接轴；零件加工技术；润滑效果

中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0138-03

1 概述

随着社会的进步和科学技术的不断发展，工业领域中的零件加工技术也日益变得成熟和完善，越来越多的先进工艺被使用到了各个领域之中，其中就包括煤矿机械中的新型铰销润滑结构。目前，铰销润滑结构仍然是一种精密、复杂的结构，要求设计人员对其高度重视，否则不仅会使设计出的结构存在缺陷，还有可能对操作人员的人身安全带来威胁。

铰销在重型煤矿机械中的受力状况非常复杂，虽然铰销能直接承受工作所带来的负荷，但是仍然需要一个能够保证其灵活转动的单元来完成。因此，在对煤矿机械铰接销轴进行设计时，除了要保证煤矿铰销的结构有足够的强度外，还要有非常可靠的润滑效果，从而使磨损的程度减小，延长其使用的寿命。由于干油润滑是一种能在高压、高热的环境下给振动、冲击、变动载荷的摩擦表面进行润滑的物质，因此煤矿机械中的铰接销轴一般使用干油润滑。

2 不同结构上的不同润滑方法

2.1 润滑脂润滑的方法

目前应用最广泛的一种铰销润滑方式是采用润滑脂进行润滑，这种方法一般被应用在销轴上机加工油道内。其组成结构包括销轴、侧衬套、衬套、挡块、侧支座、支座。其中，支座孔和衬套外径一般是采用过渡配合的方式进行配合的，轴和衬套内径的配合则采用的是间隙配合的方式进行配合。此外，该结构主要是在销轴的端面上采用机加工的方式加工出一条与销轴轴线方向垂直的主润滑油道，而在圆柱面的方向则添加了许多个与轴线相垂直的副润滑油道，保证了补充润滑脂时，从而实现通过端面的油杯注入的润滑脂可以顺利地通过主、副油道流进衬套与销轴配合的销轴圆柱面，形成一层薄薄的油膜，使其起到润滑的作用。为了使衬套和销轴的配合面能够达到充分润滑的程度，还常常在副油道的出口机加工许多润滑油扩散孔。在应用该结构进行润滑时，在衬套的表面也会出现某一种形状的机加工形成的储油槽，这一储油槽的作用就是在补油的过程中可以储存极少量的润滑油。先在销轴时进行机加工一个油道，然后再采用润滑脂润滑的方法进行润滑。这种润滑方法的特点在于润滑油都是采用锂基润滑脂进行的。这种方法结构虽然简单，但是很可靠，而且有着较高的承载能力和较低的成本。不足之处则是必须定期补充油脂和进行检查，这样一来，维修人员的劳动强度就大大提高了，从而使得效率无形之中就降低了。除此之外，当工作条件恶劣时，粉尘、颗粒等污染物往往会通过间隙落到油脂的加注孔道和铰销的回转面等处，从而使油脂变干或者凝结，严重时会堵塞注油孔道，造成润滑作用失效，长此以往接触面会变得越来越粗糙，进而加速了接触面的磨损，使得铰销的使用寿命大大降低。

2.2 油脂润滑的方法

如果销轴上的润滑油道增加过多就会使销轴的强度减弱，尤其是加热销轴表面时，如果没有及时有效地保护销轴圆柱面的出油孔，很容易使其出现裂痕，导致销轴断裂，从而发生严重的事故。这不仅仅使得设备无法正常运行，还有可能给操作人员的人身安全带来威胁。所以，为了满足工作条件的需要，应该提高销轴的安全系数，要想使这些问题得到有效控制，可以考虑在支座上机加工油道，这种方式能很好地起到润滑的作用。

导油孔是在支座底部加工的，往其内部注入油时，油脂就会通过导油孔直接到达衬套的外表面。然后通过衬套上的导油孔进入储油槽内，从而实现润滑的作用。虽然该润滑方式很轻松地提高了销轴的强度，但是仍然存在着许多问题，还有待于进一步改进。

2.3 采用自润滑轴承进行永久性润滑的方法

采用自润滑轴承进行永久性润滑方法的铰销结构包括销轴、侧自润滑轴承、自润滑轴承、挡块、侧支座和支座等。其中支座孔和轴承的外径一般采用过盈配合的方式进行配合，而销轴与内径则采用的是间隙配合的方式相互配合的。

自润滑轴承的先进之处在于其基体是用优质的且强度较高的铜合金制成的，并且在基体上会钻出许多小孔来，孔内放入了若干量的固体润滑剂。这种设计可以使轴承在转动时，摩擦面之间的固体润滑剂被摩擦，从而在接触面之间形成一层光滑且薄的润滑膜，进而实现销轴的润滑。该润滑结构适用的情况很广泛，比如在重载、低速、高热等无法形成润滑油膜的状态下运行时，维护保养或检修周期过长时，由于结构空间或工作环境等限制条件的出现无法进行供油润滑时，所处的工作环境的温度变化较大时，由于工作介质的影响导致使用性能发生变化时，高负荷下启动或频繁启动的情况下，均可以使用该结构进行润滑。

此外，这种润滑方法还存在诸多优点，比如在中短期时间内，摩擦系数小，润滑效果好，耐高温，承受能力强，不用进行维修和保养，可以在各种恶劣的工作条件下正常工作等。但是其自身也存在着一些劣势，如在长期使用的过程中，尤其是长时间受到油液浸泡而产生污染时，固体润滑剂会产生固化、干结的趋势，使得铰销处发出不正常的响声，更严重时会使轴与轴之间处于抱死的状态，从而彻底失去了润滑的效果。

2.4 采用自动集中油脂润滑的方法

自动润滑的方法存在很多优点，如润滑定时定量、安全环保、省工降费等。这种方法与传统的手工润滑方法相比，克服了注油量过多、润滑的周期过长、注油时遗漏到外面等难题，从而保证了各个摩擦面之间能够维持可靠、足量的油膜，所以在煤矿机械中，自动集中油脂润滑的方法受到越来越多人的青睐和应用，得到了全面的推广。然而这种方法并不是十分完美的，仍然存在着不足之处。不仅油脂润滑系统的价格比一般的润滑系统要高，就连对其进行管理和维护的工作人员的专业技能和知识水平也要比一般的高。同时，还要保证干油集中润滑方式给油要到位、给油量要足够，这一点既是润滑系统的关键问题，又是其难点所在之处。endprint

铰销干油集中润滑技术一般被应用在铰销非常多且分散的设备上，因此要想只改变某一个铰销的给油量是非常困难的几乎做不到，要想做到这一点就必须通过分配器油口的短接来实现。但是，如果有任何一个油口被堵死都有可能导致相对应的阀芯没有办法动作，从而造成整个分配器都没有办法进行工作，最终使得整个润滑系统失效。

3 新型润滑结构与方法

3.1 普通润滑方式存在的问题

前四种所举的润滑方式都是典型的铰销润滑方式，除了永久润滑的方法使用了自润滑轴承外，其余的基本上都是在于轴配合的轴套或支座上火铰接轴上形成某一形状的储油槽并在该储油槽内注入并储存一部分润滑脂，在使用的过程中一般是通过储油槽向其补充油脂，使轴套与铰接轴之间相互配合，形成一层既薄又光滑的油膜，从而实现润滑的效果。但是在恶劣的工作环境中或环境中存在非常多的粉尘的情况下，如采煤机设备、岩巷掘进设备的铰销，这些设备所处的工作环境含有大量的粉尘，因此粉尘就很容易通过铰销配合面之间的间隙进入到回转面上、润滑脂的加注孔等处，从而使得发生润滑脂干结或者油孔被堵塞的现象，将其润滑的功能破坏，造成铰销和与其相配合作用的组件之间磨损情况变得更加严重，使得铰接件在进行回转运动时产生巨大的晃动，进而导致铰接处的支座和销轴发生破坏或变形，甚至出现断裂的故障。这样一来不仅会使生产进度受到影响，更有甚者给煤矿机械中的操作者的人身安全带来严重的威胁。

3.2 新型润滑结构与方法

由于上面所提到的铰销润滑结构都存在一定的不足之处，所以我们提出了一种新型的铰销润滑结构，这种结构能保证在铰接轴的配合面处具有较好的润滑效果，并可以使劳动者的劳动强度大大降低，进而提高了操作人员的人身安全。在新型铰销结构的支座上设计有一个密封的油池，这个油池的位置要比铰销的位置高出一点，这样的设计可以使油池内的油脂由于重力的原因而向下流动进入导油孔。该油池的导油孔与铰销和衬套导油孔的配合面是相连通的。在煤矿机械设备进行工作时，衬套与铰销之间可以通过油池内的油脂进行持续的供油。除此之外，为了保证油脂不被损失，还要在轴套上面设置上一个密封圈。

3.3 新型结构的特点

这一结构的铰销由于是通过密封的油池为相应的部件供油的，因此既能使其保证具有良好的润滑功能，又能够使所供的油脂干净、清洁。同时，因为在衬套上安装了密封圈，这样一来不仅保证了油脂不被流失，还防止了外界环境所包含的粉尘等污染物进入到油池内，从而保证了油脂的清洁程度。与传统的润滑结构相比，该结构有很多不同的特点：由于该结构的特殊性构造，因此不仅可以通过润滑油来进行润滑，还可以通过润滑脂来进行润滑。此外，油池内可以储存一部分润滑剂，这样一来就可以在短时间内进行补油，既方便又快捷，而且还大大地缩短了进行维修处理的时间。

4 再制造轴套的实施

在煤矿机械中铰销润滑结构的链接一般是通过轴套来实现的，由此可见好的轴套在润滑过程中起着至关重要的作用。轴套的作用一般是防止链接销轴对壳体本身产生磨损。一般的衬套润滑方式只是通过在销轴上加上油槽来实现的，利用油槽注油来对其进行润滑。而新型的铰销润滑结构则对轴套进行了再制造，这样做的目的是为了提高轴套的性能。目前，再制造轴套已经在多种型号煤矿机械中得到了应用，并且得到了一致的好评。

4.1 轴套的再制造加工过程

根据质检工作人员所做的检测报告可以知晓，专业技术人员对轴套的再制造制定了完整、详细的制造方案。例如，采煤机械的牵引箱与摇臂之间铰接处轴套的设计就有着严格的要求。超差内孔采用电刷镀技术进行修复，修复成功之后再对其进行加工，从而使得硬度、强度以及抗疲劳性都有了非常显著的提高。具体的加工工艺包括：首先利用电刷镀技术刷镀超差的内孔。众所周知，电镀技术是用电化学方法来处理的一种技术，这种方法可以把基体表面所沉积的金属处理干净。电镀技术装置有阴阳极之分，工作件就是刷镀的阴极，而阳极则是由刷镀的镀笔代替。这种技术一般被应用于对配合对要求极高、损伤超差极小的零部件的再制造。其次，用内圆磨床加工技术加工到所要求的尺寸。最后，对已加工完成的轴套进行检测，并由专业的技术人与出具检测报告。

4.2 装配调试

将已出具合格检测报告的再制造轴套按照图纸设计的要求装配到煤矿机械中的链接部位，并对组装过程中出现的问题进行记录，或是现场改进，或是根据记录的结果进行方案的修改，对优化加工的再制造轴套进行图纸存档、优化，确保技术资料准确无误，从而提高再制造轴套的效率。对轴套再制造之后，产品的性能和质量不仅没有低于新品，甚至还超过了新品。此外，通过专业人员对其进行成本进行了测算，再制造轴套的成本只占新品成本的50%左右，既省钱又省料，而且还没有对环境产生不良的影响。目前，再制造轴套已经在煤矿机械中得到了广泛的应用，为今后更多的设备与结构的使用打下了坚实的基础。

5 结语

大多数的煤矿工作环境非常差，地形也比较复杂，煤矿机械在这种环境工作时，工作装置上的铰销结构会承受很大的载荷，久而久之使其造成过度磨损的现象，严重时甚至会使其失去应有的效果。失效的状态一旦发生，就会使得设备的正常运转受到影响，甚至有可能造成设备出现停机等故障。所以，设计煤矿机械中的铰销润滑结构时一定要考虑到这些可能会发生的情况，设计出铰销合理的润滑方式，这样不仅可以降低铰销润滑结构的磨损程度，还可以使铰销润滑结构的使用寿命得到延长。经过一番分析比较之后，可以看出改进后的新型铰销润滑结构能更合理地保证铰销润滑效果的实现。

参考文献

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作者简介：郭自文（1974-），男，宁夏中卫人，神华宁夏煤业集团矿山机械制造维修分公司工程师，研究方向：煤矿机械设计。endprint