煤矿提升机主轴常见故障修复

杨海泉

(大同煤矿集团有限责任公司)

煤炭生产中，矿井提升机在运输矿石、矸石、作业设备及人员过程中发挥着重要作用，被称为“矿井咽喉”。随着煤矿开采深度和规模的不断增加，对矿井提升设备要求越来越高。主轴装置是提升机最主要的组件之一，其可靠性是提升机正常运行的重要保证。实际生产现场，提升机主轴由于长时间连续运转，容易出现断裂或磨损故障，需准确及时地进行维修，以确保煤矿生产稳定运行[1]。

1 煤矿提升机主轴

提升机主轴装置包括主轴、摩擦轮、制动盘、轴承、轴承座、轴承盖、轴承梁、高强度螺栓组件、摩擦衬垫、固定块、压块、夹板等零部件[2]。为确保提升设备安全、可靠运行，尽量增加提升速率和运载能力，需加强主轴强度，以保证其能承载转矩、各类动载荷、冲击载荷及自身重力。

主轴装置中主轴使用整体式锻造，轴上的法兰盘经一体锻造后再机加工成型。摩擦轮载荷要求低于主轴，在制造过程中为整体焊接成型；大型摩擦轮受加工因素影响，加工成半刨分式构件后通过高强螺栓和定位销联接成型；制动盘大部分直接焊接在摩擦轮轮壳处，大型提升设备制动盘为对称安装的双制动盘；大型制动盘为通过定位销和高强螺栓联接的半刨分式构件，制动需要的力矩通过大平面摩擦副传递实现。主轴装置中轴承由传统滑动轴承改为调心轴承，减小相对体积。同时轴承中心可以通过微量转动补偿轴承因弯曲、热变形等因素造成的轴向作用力损失，并且该类轴承寿命较长、维护量小[3]。

2 主轴断裂故障与修复

2.1 断裂故障

常见的断裂故障断口通常出现在键槽位置，而且同时存在光滑区域和颗粒状区域，根据特征判断传动轴断裂主要原因是疲劳破坏。传动轴输出端轴瓦磨损严重，轴瓦与传动轴之间相对间距不均衡，说明设备运转过程中轴传动并不平稳，受到较大的冲击作用；也可能是润滑油注入量小、润滑效果差导致。

2.2 修复工艺

(1)传动轴锻造处理。选取与传动轴材质一致的锻件材料，更换传动轴磨损较为严重的右半段锻件。将需要锻造的胚料加热至1 200 ℃进行锻造加工，热锻后的配件进行调质热处理。

(2)车床粗加工。为确保焊接后公差符合要求，应对传动轴右半段进行粗加工。

(3)传动轴焊接。焊接前使用定位块支承将传动轴固定在平台上，在温度150～250 ℃条件下进行预热处理，以避免焊接应力和不必要的变形。焊接时控制温度250～350 ℃，恒温3 h。

(4)传动轴精加工。精加工以控制传动轴形位误差，确保传动轴具有良好的加工精度。

(5)轴与轴套装配。

3 主轴磨损故障与修复

3.1 轴颈磨损

煤矿提升机运行时轴承挡圈部分螺栓会出现被剪切破坏的现象。现场常见提升机基础周围存在不同尺寸的细小裂缝，大部分分布于基础后方地板和正前方墙面处，同时采用四角测量法进行测量，发现基础水平度发生变化。

结合故障类型，判断轴承挡圈部分螺栓被剪断应是基础水平变形产生的轴向推力导致的。另外，由于该提升机是由其他矿井调用而来，使用年限过长，轴承没有及时更换，在井下潮湿环境中长时间使用，主轴轴头部分被侵蚀，形成较为明显的麻点。

3.2 轴头修复工艺

常见的修复轴头方法主要有以下几种[4]：

(1)更换主轴。更换出现故障的提升机主轴是最直接的方法，可靠性较高，但施工时间长，施工难度也较大，更换整个主轴费用过高。

(2)电刷镀工艺。利用电刷镀技术对磨损的传动轴轴颈进行表面处理，恢复传动轴尺寸至设计尺寸，通常只适用于磨损厚度不超过0.2 mm的情况。

(3)轴承位补焊修复法。该方法是通过电焊填补被磨损转轴的磨损凹陷区域，再通过车床车削找圆恢复转轴表面，适用于磨损厚度1～2 mm的情况。

(4)轴颈镶套修复法。该方法需要在传动轴表面安装1层与转轴同等材料的镶套，这样主轴直径增加比较明显，一般在传动轴磨损特别严重的情况下使用。

(5)脉冲冷焊法。在磨损轴颈表面包裹一层薄钢板，并通过脉冲冷焊法对薄钢板进行点焊形成附着层，将传动轴轴颈恢复为原设计尺寸。

(6)热喷涂法。该方法原是加工金属构件时的表面处理方法，加热金属喷涂材料形成熔融状微粒，通过动能冲击到磨损轴颈基体表面并附着其上，形成较为稳定的金属涂层。

上述方法中，脉冲冷焊法不会产生太大热量，适宜处理损伤厚度范围在微米和毫米级范围内，修复速度快、投入较少，是最常用的修复技术。

3.3 脉冲冷焊法施工

(1)准备阶段。施工前应再次确认损伤程度，是否存在其他表面无法探查的暗伤，一般通过无损伤检测方法进行。

(2)施工阶段。修复开始前，再次通过千分尺测量损伤磨损程度。转轴损伤区域应当修磨成圆，不同磨损区域选择对应厚度的薄钢板进行脉冲冷焊法施工；连接区域使用不同层数的薄钢板，最外层应尽量选择整个钢板，避免钢板因尺寸差异导致起皮、翘曲等情况。整体脉冲冷焊法修复完成后，转轴恢复至原设计尺寸，同时转轴和轴承重新装配到提升机上时，也应满足原设计标准。安装完成后的提升机应进行水平度、中心线等测量、校准。

(3)复验。定期检查转轴装置中转轴轴颈与轴承间间隙，重点查验修复后轴颈的附着钢板是否有起皮、运转时是否有刷圈现象。

4 结 论

通过分析煤矿提升机主轴常见的断裂故障和磨损故障原因，结合现场经验，总结了断裂和磨损故障修复的技术方案，具体阐述了轴头修复工艺中脉冲冷焊法的施工步骤。针对提升机主轴故障，应根据具体生产实际选择相应的修复工艺，以确保提升机安全、稳定运行，保障煤矿生产。