煤矿用皮带机减速机断轴分析及改进措施

王 飞

（山西汾西矿业集团柳湾煤矿， 山西 孝义 032303）

引言

煤矿用皮带运输机结构简单，部件标准化，便于维修，而且输送量较大，因而在煤矿生产中得到广泛应用。皮带运输机一旦出现故障，就会直接影响煤炭开采，导致企业生产效率降低。在矿用皮带机各类故障中，减速机输入轴断裂是最为常见的也是比较严重的一种设备事故。导致皮带减速机输入轴断裂的原因多且复杂，应结合实际情况深入分析，综合考量设备设计制造、井下安装以及应用实践等多方因素，切实探查断轴的具体因素，才能给出切实有效的改进方案。

1 煤矿用皮带机减速机断轴原因

煤矿运输设备作业环境较为复杂，具有承载力强、运量大、运输距离长等诸多优点。煤矿用皮带机是煤炭开采生产环节常用的一种设备，其经常出现减速机断轴问题，需要检修人员深入研究分析。只有及时解决皮带机减速机断轴难题，才能保障煤矿正常生产。矿用皮带机电机与减速机连接示意图，如图1 所示[1]。

图1 矿用皮带机电机与减速机连接示意

1）一般原因。通常情况下，垂直轴布置减速机的高速轴端，往往存在陆续断轴或单一输送机上数台减速机断轴的情况，断轴部位茬口通常较为整齐，而且断面与轴的长度方向相垂直，此类现象通常出现在井下。

2）外部原因。导致减速机断轴的外部原因通常包括如下几点：减速机固定不佳引起高速轴断裂；减速机承载性能偏低；联轴器与制动轮之间动平衡效果不佳；同心度偏差较高。操作过程中减速机档位选择错误同样会引起减速机断轴，因为减速机使用功率大于额定功率的情况下会导致减速机处于非正常工作状态，造成高速轴断裂，此种情况下减速机运行安全系数大大降低。

3）内部原因。导致减速机断轴的内部原因主要包括分为如下几点：设计时减速机轴断裂部位应力值偏高；高速轴轴肩部位过度圆角偏小；热处理质量不符合设计要求；硬度分布失衡，不够均匀；高速轴选材不符合规格。减速机断轴的内部原因可总结为前期设计问题和高速轴质量因素。设计不合理一般是指转速轴弯扭组合应力高于轴安全应力的设计许可值，而高速轴质量因素则以材料选择不当、不符合设计规格为主。因为矿用皮带机作业环境恶劣，工作强度极高，减速机高速轴不仅要坚固耐用，还应具有相应的热传导性能和较高的摩擦力，选材也应满足以上要求。一旦选材出现失误或者操作疏忽，都可能引起减速机断轴故障[2-3]。

2 煤矿用皮带机减速机断轴故障的改进措施

1）合理选择减速机。作为高危高压生产行业，煤矿生产对设备质量要求极为严苛，因此应合理选用设备器械。建议选用正规厂家提供的皮带机减速机，以保证设备质量，提供维修保障。一旦出现煤矿企业技术人员难以处理的机械故障，可由正规厂家提供技术咨询或派出技术专家负责解决设备故障。所以选择正规、合格机械设备是煤矿企业顺利开展生产工作的前提和基础，也是保障井下作业安全的必要措施。

2）严格、规范安装皮带机减速机。安装减速机时应严格遵循相关规范和技术规程，切实提高安装精度。在安装减速机以及电机连接找正等安装作业中，建议通过激光对中仪、百分表等先进仪器来找正，精确控制电机和皮带机减速机之间的连接精度，确保其不超过标准范围。一般情况下，皮带机减速机和电机轴之间的同心度偏差不超过0.1 mm。此外还应尽量避免非必要的设备启动情况，尤其是频繁重载启动。此外还应注意调整液力耦合器的安装方法。通常情况下，液力耦合器安装位置位于电机端，电机轴承在此种状态下与减速机轴承一同分担内外部应力，减速机输入轴不至承受过高的受力，减速机轴和电机轴的应用安全性得到提升[4-5]。

3）定期点检设备并提高检修维护力度。设备维护是煤矿生产中不可或缺的一项工作，良好的润滑效果是减速机维持正常工作状态的必要保障。根据润滑周期为减速机关键部件提供润滑维护，以免设备高速运行状态下减速机轴承因润滑效果不佳而出现故障。通常来说，减速机维护重点主要是检查电机、高低速轴联轴器以及减速机紧固螺栓，但是检修过程中也要注意观察减速机润滑油位，油位尺上下刻度线均处于中间位置提示减速器此时处于理想工作状态，这是检修人员比较容易忽视的一点。检修设备时注意观察设备运行状态下有无不正常振动、异常噪音等等，必要时考虑停机检查。对于老化、受损设备应及时更换。

4）注意调试减速机运转功率。通常情况下额定功率超出电机功率的1.5倍，要想有效降低减速机断轴事故发生率，首先要使减速机运转功率不超过额定功率。通过分析减速机断轴的原因得知，运转功率长时间高于额定功率是导致减速机断轴的一个重要因素。考虑到生产安全因素，建议由专人负责监控减速机工作状态，一旦发现异常情况应及时予以处理。

5）加强监管，提高设备管理水平。煤矿企业必须加强机械设备管理，完善企业设备管理体系，采用科学管理和维护方法延长设备使用年限。减速机是井下运输作业的重要设备，检修人员应定期开展减速机日常维护以及检修工作，管理人员也应加强监督，尽量避免操作失误等人为因素引起的减速机故障，避免不当操作影响设备正常运转。同时，设备长时间运行会产生大量热量，也容易摩擦损耗，所以高负荷运转会影响设备使用效果，应尽量避免这一问题。建议煤矿企业加强生产人员培训，从整体上提升一线操作人员专业水平，使之科学、合理操作皮带机减速机[6]。

3 结语

煤矿井下皮带运输机结构简单，工作原理易懂，操作维修都比较方便，因而得到普遍应用。然而皮带运输机在运行过程中经常出现减速机断轴事故，导致开采中断，生产效率降低，给煤矿井下生产带来诸多困扰，同时也对井下安全生产产生负面影响。因此，检修人员应切实掌握减速机断轴的相关原因，积极采取相应的处理措施，保障皮带机正常运转和煤矿井下开采作业有序进行。

[1]张应红，李聪，景晖，等.基于人工神经网络技术的矿用皮带机滚动轴承故障诊断[J].机床与液压，2014（3）：180-183.

[2]孟凡瑞，王亮.矿用皮带机变频电控系统在新查庄煤矿的应用[J].中小企业管理与科技，2012（1）：165-166.

[3]汪璐.矿用皮带机跑偏原因及调整方法探讨[J].城市建设理论研究，2013（15）：27

[4]李伟.QJR矿用隔爆兼本安型软起动装置在下运皮带机的首次应用[J].中国科技博览，2012（28）：23-23.

[5]赵龙阳，刘凯.一种基于CC-Link的矿用皮带机集群控制系统的优化设计[J].中国科技纵横，2012（15）：2-3.

[6]刘冬冬，潘娟.矿用胶带运输机打滑保护装置的改进设计[J].能源技术与管理，2015（1）：117-118.