俄霍布拉克煤矿下1煤1404工作面采煤机行走链轮频繁损坏原因分析及改进对策

陈国强

(徐矿集团天山矿业有限责任公司，新疆 库车 842000)

0 概述

徐矿集团俄霍布拉克煤矿1404工作面走向长3980m，倾向长278.7m，平均煤厚 3.3m，煤层最大倾角 12°，工作面倾角 9°～13°，走向角度 5°～11°，煤机双向割煤，正常产量 1.8 万 t/d～2.0 万 t/d。 工作面设备配置：采煤机采用太重煤机公司生产MG750/1860-WD型采煤机，其行走轮采用单排轮结构，属于大模数渐开线齿轮，上行牵引速度5～6m/min，下行牵引速度8m/min；刮板输送机采用张家口煤机公司生产的SGZ1200/2×1000型运输机，配147节距的销排。

1404工作面上的采煤机，经太重公司返厂大修后，从2013年10月投入生产以来，行走链轮磨损严重，使用最长时间13d，最短时间3d，平均寿命只有一周，更换频繁，制约生产，严重影响安全。4个月累计更换行走链轮29个，传动惰轮4个，使得厂家备用链轮生产速度跟不上矿方更换速度，严重制约生产，企业承受较大费用压力。

为扭转被动局面，俄矿组织技术人员现场跟踪观察使用情况和认真分析损坏的部件，找出了链轮频繁损坏原因，采取了改进措施，提高链轮质量，延长使用寿命，效果良好。

1 采煤机链轮损坏情况

采煤机链轮损坏严重，并伴有断齿产生，表现为：

(1)轮齿单侧磨损严重、伴随塑性压塌变形，如图1a所示。

(2)链轮轮体开裂、轮毂断开，且有断齿产生，如图1b所示。

(3)链轮轮齿端部局部缺失，如图1c所示。

图1

2 采煤机导向滑靴损坏情况

导向滑靴损坏情况表现为：

(1)导向滑靴与销排接触处磨损超限，沟槽达25mm，如图2a所示。

(2)导向滑靴在与销排立面接触的顶面一侧位置开裂，如图2b所示。

(3)导向滑靴的导向钩左右(纵向为前后)磨损不同步，厚薄不匀，如图2c所示。

图2

3 工作面刮板输送机销排损坏情况

销排损坏情况表现为：

(1)销排的齿顶有部分胶合擦伤、剥裂拉豁口，如图3a所示。

(2)销轨侧立板上表面磨损严重，如图3b所示。

(3)销排侧立板垂直面断裂，如图3c所示。

图3

4 机器现场运行情况

(1)工作面倾向上存在局部小急坡(5°-10°)。 采煤机机体随链轮通过此段位置的销排时有上下起伏，抬压销排现象。

(2)新旧销排有混用现象，现场出现多根销排垂直侧面断裂，或者轨齿顶部拉伤、豁口。

(3)销排齿顶与链轮齿底在部分局域啮合且相互抵住，使得导向靴失去承重作用。

(4)采煤机平滑靴磨损20mm，尚未超限。

(5)除煤机行走链轮外，24T驱动齿轮、18T传动惰轮、芯轴断裂现象。

5 原因分析

采煤机外牵引部包括外牵引箱，销排，平滑靴等部件。外牵引箱在使用过程中出现链轮损坏、下挡盖切螺栓、芯轴、驱动轮、惰轮断裂的现象，既有设备本身质量问题，配合问题，也有使用上的不足、管理上的不到位，具体问题要具体分析。俄矿1404面采煤机链轮频繁损坏原因分析如下：

(1)主要原因——链轮本身的加工制造质量不高

选材的优劣和热处理工艺、加工制造质量是影响链轮寿命的主要因素之一。据现场统计：太重链轮在应用1d后即出现轮齿磨损，塑性变形，3d后就不能用，轮齿齿尖局部缺失，与齿轨啮合不上，说明链轮的表面硬度，轮齿强度差，耐磨性与韧性不足，与销排齿面硬度的配合情况也不好，事后对磨损超限、断裂的链轮样品的金相组织分析也证明了这一点。经统计同一批次的链轮寿命基本相同，不同批次的链轮质量出现较大不同，使用4个月来，月平均更换5-8个，严重影响生产，且费用巨大。

(2)次要原因

①工作面局部存在急坡现象，如图4所示。

工作面局部存在急坡，如图4所示，由于机身长达8m为刚性连接，两链轮中心距为6.705m。上坡时，前轮如图示位置，此时导向滑靴向上拉动，由于与相关的尺寸变动(如同将两个相啮合的齿轮中心距拉长)造成链轮齿顶与销排齿顶的非正常啮合，链轮齿面与销排齿面发生冲击现象，加速了链轮轮齿的磨损和销排齿顶齿面的损坏，甚至折断轮齿和轮毂。当采煤机中心超过某位置时，后面的导向滑靴被向上拉起造成后面链轮齿顶和销排齿顶的非正常啮合。同样加速后面链轮的轮齿磨损和销排齿顶齿面的损坏。在此工况条件下，由于导向滑靴的向上拉起，前销排与后销排垂直方向形成较大落差造成导向滑靴钩子前后磨损不同，如图2c所示，采煤机通过急坡时依靠导向滑靴硬捋顺，导向滑靴受到很大的垂直力和侧向力，严重时可以将导向滑靴导钩拉裂，如图2b所示；销排拉断，如图3b所示。

图4 煤机通过急坡图示

②未及时更换煤机导向滑靴

根据长期的跟踪观察和分析，链轮磨损严重现象的出现与能否及时更换导向滑靴也有着一定的关系。

图5 导向滑靴结构示意图

导向滑靴在使用过程中不仅起着导向和支撑整机重量的作用，同时又具有保证链轮和销排正确啮合的功能，如图5所示。由于导向滑靴沟槽与销排接触面为干摩擦，在使用过程中导向滑靴沟槽的工作面磨损较快，销排在磨损导向滑靴工作面的同时，自身也在磨损。据目前所得数据分析：如图2a所示，当导向滑靴的工作面磨损8mm，如图3c所示，当销排磨损4-7mm，此时，等同于一对啮合的齿轮中心距变近，导致导向滑靴失去支撑整机重量和切割分力的作用，失去保证链轮和销排正确啮合的功能。此时，链轮承受整机重量和切割分力又传递牵引扭矩，加速了链轮的磨损，同时链轮与销轨啮合节圆线位置随着下移，链轮齿根与销轨齿顶相抵进一步加重链轮的磨损。因此，导向滑靴作为易损件，按行业的有关规定，当导向滑靴与销排接触面磨损8-12mm时，必须更换，这一点非常重要。

③新旧销排的混用

由于新旧销排的齿顶到肩部的高度不同，当导向滑靴由低向高过渡时，导向滑靴沟槽与新销排肩部处形成线接触，加速了导向滑靴的磨损，如图6a所示；销排使用较长时间后，也会产生磨损，当销排肩部与齿顶距离为6mm时(即便是部分销排)也会产生以上现象。由于采煤机导向滑靴与销轨侧立板上表面双重磨损严重，导致采煤机链轮与销轨啮合节圆线位置下移，链轮齿根与销轨齿顶相抵，发生胶合使销排齿顶受损，另对采煤机啮合轮齿顶两侧产生严重磨损(因不在正常啮合区)，如图6b所示，所以应及时更换磨损超限的销排。

图6

④平滑靴高度不足

平滑靴作为支撑件，往往被人们忽视。平滑靴高度不足或磨损量较大，会导致整个机体向煤壁倾斜，使得行走部承受额外的偏转力。

图7 外牵引箱体结构图

如图7所示，由于外牵引箱体是部件组合体，非绝对刚性，强大的偏转力往往会导致端盖(一)与导向靴挤死，造成螺栓切断，如图8a所示；煤粉及杂物从端盖处进入轴承，芯轴无法注入润滑剂，导致轴承损坏，如图8b所示；紧固螺栓松动后退，定位销切断，惰轮轴向采空侧斜向窜动，造成惰轮损坏，如图8c所示。因此应格外关注平滑靴的磨损情况。

图8

(3)其他原因

因各种链轮的齿形不同，有些链轮与销排发生干涉造成损坏，有些链轮齿根底与销排齿顶直接接触，链轮、芯轴、下盖、惰轮几乎成为一刚性体，在交变应力的作用下，这些零件中强度相对弱的就极易发生损坏，变形或开裂，而链轮工况相对恶劣，所以容易损坏。

6 改进措施

(1)由于原煤机厂家在链轮制造工艺和质量方面没有突破，为此，我们寻求委托国内其他知名的煤机生产厂家，从新选择链轮的材料和热处理、加工工艺。依据旧链轮进行了测绘，并利用该厂的工艺加工出了替代品，经检测，新的链轮表面具有较高硬度和耐磨性，芯部有较高强度和韧性，投入使用后，效果良好，更换周期提高到40d左右，后将损坏的试验链轮返厂研究，进一步改进工艺后，更换周期提高到65d，获得了理想的效果。

(2)采煤机导向滑靴的工作面同样委托厂家按设计尺寸加强了表面硬度、提高耐磨性，磨损深度控制在6-8mm效果最好。原导向滑靴底面间隙8mm偏小，后经过改进控制在13mm-15mm，这样可以调节入齿及出齿因没有调节间隙发生的挤压现象，使齿轮啮合顺利。

(3)矿方加强工作面的工程质量控制，采煤机必须割平工作面底板，减少面上的急坡，刮板运输机推移平直，溜槽垂直弯曲不超过±3°，水平弯曲不超过±1°，保证行走中心线和销排中心线基本平行，使得煤机的行走平稳，不再出现抬拉链轮和销轨，造成啮合不正常情况。

(4)由于平滑靴磨损不大，适当加高平滑靴高度，抬高约20mm，减少煤机向煤壁倾斜，改善导向滑靴和链轮的侧向受力状况。

(5)现场为新旧销排混用，由于销排齿顶到肩部的距离不尽相同，部分链轮齿底与销排齿顶接触，计划逐步将工作面销排全部换完。

(6)链轮、下盖、芯轴、惰轮等在更换新件时，强化引箱体上对应孔及定位槽检查，凡损坏变形的在修复箱体后再行更换新件，以免因部件配合不好引发次生故障。

(7)加强维护管理。在实际使用过程中会有许多偶发和超出预判的因素造成链轮和其他零部件损坏，因此，只有强化工作面工程质量，及时地更换高质量的部件，足量加注润滑脂，通过科学的检修、合理的改进、良好的使用，才能减少事故保障生产。

7 结论

采煤机的井下工作条件恶劣，行走链轮受冲击作用大，要求其不仅有较高的弯曲强度、疲劳强度、而且有较高的耐磨性。本文通过技术分析找出太重采煤机在俄矿1404工作面使用过程中链轮损坏的具体原因，并及时采取改进措施，提高了链轮的质量，延长了使用寿命，保障了工作面的安全生产，减少了费用支出，取得较好的安全经济效益，值得推广。