WK-10立铲边轴轴承改造

张世贤

摘 要：wk-10立铲是首钢水厂铁矿主要的挖掘设备，肩负着水厂铁矿每年的生产任务。该设备主要是由提升机构、回转机构、推压机构、行走机构组成。通过操作人员的操作，这四个机构协调动作，进行挖掘作业。该设备总体重量为460吨左右，由于日常作业任务的要求，电铲需要在坡道、低洼带、地板松软的等恶劣的环境下进行作业，而且在作业过程中需随时进行铲位调节，电铲移动的频率较高。沉重的设备在移动过程中对行走系统的带来了巨大的影响，其行走机构常见故障有：主动轮损坏，大、小人字齿轮磨损，齿轮断齿，花键磨损，边轴轴承损坏，行走离合器损坏等现象。尤其是行走边轴轴承部位，原来的滚动轴承在更换维修过程中非常麻烦，浪费了大量的人力物力。由于生产要求的紧迫性，为提高工作效率，将该部位的轴承改造为铜材质的滑动轴承，便于日常检修的拆卸更换，同时能够满足设备使用需求，降低成本的支出。

关键词：轴承改造; 便于拆卸; 降低成本

一、WK-10立铲边轴轴承改造的起因

1、通过对现场实际情况的调研，了解边轴轴承的使用情况

WK-10铲中，边轴轴承原设计为滚动轴承，轴承型号2097160，为什么提出在011号铲大修将边轴轴承由滚动轴承改滑动轴承呢？通过走访调查，其主要原因是轴承使用时间太短，短到哪种程度呢？回答是只用几天，一台铲一个月用6套轴承，那么是不是所有的铲都是这样呢？回答是否定的，有的铲的轴承能用几个月，甚至几年，通过这种现象可以断定不是设计产生的原因。通过调查分析使边轴轴承损坏的其主要原因有两种。第一：大小人字齿轮磨损太大时，使齿轮的径向力增大，边轴轴承增加额外负荷。第二：行走减速机地脚螺丝松动，也增加了边轴轴承的额外负荷。

2、通过边轴轴承的安装对轴承的影响

安装边轴步骤：（1）首先将一侧边轴轴承和内侧挡油盘装进翻板减速箱内侧孔中;（2）将小人字齿放入翻板减速箱安装位置;（3）将边轴从翻板减速箱外侧进入，与小字齿对上花键穿过;（4）安装边轴的外侧挡油盘和轴承;（5）最后将边轴及外侧轴承安装到位置。由于此件较重，大约800多公斤，另一方面边轴轴承内径与边轴，外径与基体孔配合较紧，而且件又很大，光靠人力是不能进行安装的，一般情况下是使用天车或吊车吊起重物撞击边轴，边轴轴承虽然较大，但轴承的内外圈并不太厚，不可避免地造成装轴承时，轴承受到损伤。

二、滑动轴承的设计

1、设计思路和方案的确定

滑动轴承俗称铜套，与钢套是过盈配合，也就是钢套、铜套与行走支架是相对静止的，否则钢套转动将使基体孔变大，行走支架就要报废。如果行走支架安装上钢套和铜套，边轴就无法安装。

解决方法是，将边轴里钢套、铜套安装好后与行走支架焊接，然后再安装边轴和小人字齿轮，最后安装边轴外钢套和铜套，边轴外钢套用螺栓固定在行走支架上。也就是边轴钢套、铜套一头是固定的，另一端是可拆卸的，这样就极大的方便了拆、装的操作，使检修时间大大的缩短。

2、设计过程参数的确定

A、钢套与行走支架基体孔的配合，因为钢的刚性太强，不用说过盈配合，就是间隙太小就很难装进去，当然间隙太大也不行，最后确定过盈量为0.05mm～0.10mm之间。

B、钢套与铜套的配合，从上述了解到钢套固定到行走支架上，那么铜套也必须是静止的，所以钢套与铜套采用过盈配合，过盈量按0.7‰[3]计算，340mm*0.7‰=0.238mm  确定偏差范围为+0.22mm～+0.26mm。

C、铜套与边轴的配合，应采用间隙配合，而且间隙量不能太小，因为设备在运转中产生较多的热量，如间隙太小，很容易使铜套将轴抱死，所以间隙量控制在铜套安装到钢套内保证铜套内径比轴外径大0.5mm[2]。

三、边轴轴承改造后与改造前的对比

我们从滚动轴承与滑动轴承性能的比较的表格可以看出滑动轴承的优越性，但在一般情况下只适应低速，WK-10铲行走电机740r/min[4]，电机与行走减速箱一轴联接，四轴通过离合器与边轴联接，从下表可以看出行走减速箱各轴速比，边轴转速740/306.89=2.411r/min。从边轴的使用环境，不需旋转精度，要求使用寿命长，耐冲击（抗过载），检修更换备件方便，对密封和同轴度要求较低等特点，这些都适合边轴的工作情况，以上所述是边轴轴承由滚动轴承改滑动轴承的理论根据。

在前面叙述了边轴安装的情况，但拆卸边轴更是困难，边轴安装是从外向里安装，而拆卸则是从里向外拉出，因为行走减速机在中间，两侧是离合器，在离合器外侧是边轴，边轴加上在其轴上安装的小人字齿轮和轴承等有1吨多，关键的的问题还不在这，主要是滚动轴承内圈与轴的配合和外圈与基体的配合，这个力不止是几吨的问题，甚至达到几十吨，使用手拉倒链达不到，使用千斤顶又无处顶，即使能够使用千斤顶，1米多长的边轴要顶到何年何月，如果你想用破坏轴承的方法都不能全部破坏，只能破坏外边的轴承，通过对铲修人员的调研，他们是将边轴压盖和端盖拆除后，在边轴端面焊上类似吊耳的铁板，用电铲的铲斗向外拉，因为边轴材质是35Cr2MnSi[5]，属中碳合金钢，我们知道焊接可焊性对于碳钢来讲，随含碳量增加则可焊性降低，对于合金钢可焊性是比较差的，又加上含碳量较高，这样可焊性就很差，经常是铁板焊不住，有时将边轴揪下一大块来，有时不得以将行走减速机拆下，行走减速机拆、装一次至少需要40多小时。

俗话说实践是检验真理的標准，在产品设计上，产品只有通过使用看其是否发挥应有的效能，是检验设计的唯一标准。说来也巧，在011铲大修进入采场作业后不到两个月，行走离合器坏，更换离合器比较快捷的方法是将边轴拆出进行更换，这就显示出改造后的边轴轴承具有拆、装方便的优越性来，更换行走离合器最短工期需要两个白班还要加班，总共需要20个小时。有时需要两天两夜，48个小时，而改造后的边轴轴承，更换行走离合器只需12个小时，比改造前最短的工期还节省了8个小时，大大降低了检停率，减轻了职工的劳动强度，对于用户可提前8个时投入作业，按WK-10铲装车效率为6000吨/小时计算，8个小时可生产4800吨矿石，可获利润十几万元。

改造后的边轴轴承，降低用户的材料、备件费用，一套边轴滚动轴承7800元，而一个铜套4100元，相差3700元，一般更换都需两套轴承一起换，一次检修费用就省7400元。如果滑动轴承在保持良好的润滑的条件下，长时间使用是没有问题的。

结  论

对于矿山企业，要想有一个稳定的运营空间，那么它所使用的设备必须有一个先进的管理团队和技术团队来护航。WK-10立铲投入水厂铁矿已经有20多年的历史了，水厂铁矿设备技术人员通过长时间现场的实践摸索，积累了丰富的经验，对于WK-10立铲出现的各类问题能够采取最有效的方式进行分析处理。现在首钢水厂铁矿对设备的管理已形成一个非常成熟的管理模式，组成了由车间点检员、设备机长、操作工人三级点检制度，负责对设备的技术状况、维护状况进行检查维护，并且还在不断地更改与创新，水厂铁矿也在有意识的进行技术人才和管理人才的培养与储存，老师傅做好传道授业解惑，小徒弟们做到勤思敏学不怕苦，相信在以后的工作当中，会形成一个横向和纵向的管理网络和技术网络，为水厂铁矿设备长周期的稳定运行提供有力的支柱。

参考文献：

[1]张汉柏.首钢水厂铁矿采掘车间设备操作规程（12）页2006年.

[2]何香桥，杜文国.首钢水厂铁矿计财科生产经营统计报表.

[3]张汉柏，张小岩.首钢水厂铁矿wk-10立铲讲义.

[4]张立国. 首钢水厂铁矿采掘车间设备技术说明书.

[5]WK-10立铲备件图册