矿井提升绞车导绳轮分体式轴套修复技术应用

郝 静，张红霞

（兖矿东华重工煤机装备制造分公司，山东 邹城 273500）

0 引言

目前大型提升绞车导绳轮广泛应用于低速、冲击力大、密封性能差的煤矿井筒提升设备上，然而我国许多矿井导绳轮在运行一段时间后经常出现偏摆超限和异常响声等情况，即使及时更换了导绳轮轴套等关键配件后运行一段时间依然出现偏摆现象，对矿井提升构成严重危害。2011年5月济宁二号煤矿主井导绳轮出现异常情况，导绳轮在运行过程中有明显的偏摆，东侧1号导绳轮偏摆超限，运行时有异常响声，对矿井提升构成严重危害。曾多次组织人员维修没有得到根本解决。2011年6月4日，济宁二号井煤矿新换主井导绳轮再次出现异常情况，集团公司组织机电部、矿方及相关厂家进行诊断。会上决议由我厂对1号导绳轮进行解体分析、测绘及相关零部件的优化设计、加工装配等工作。我厂根据拆解工作，诊断出导绳轮偏摆超限的原因在于轴衬套及衬套与轮轴磨损严重，新换导绳轮轴衬套及衬套与原轮轴间隙过大。原导绳轮轴总长2 550 mm,中间轴径为φ330 mm（0，-0.036）（此处安装导绳轮），两端轴径分别为φ390、360 mm结构形式。根据轴径尺寸，导绳轮的各零部件需要采用剖分结构。分体式轴套安装时要求与轮毂和轴径的间隙十分严格，两半轴套装配后若有0.2 mm或以上的间隙，则会使得轴套与轴径间的接触面减少，造成轴套的快速磨损，从而导致导向轮偏摆现象的产生。通过多次对二号井矿井提升绞车异常导绳轮进行解体、测绘、分析等一系列工作，发现轴套与轮轴磨损严重、之间间隙过大是造成导绳轮偏摆超限的根本原因。而解决以上问题的根本途径是加工一种分体式整圆零间隙轴套。由于普通轴套加工技术已经成熟，但分体式轴套整圆零间隙加工技术，目前国内还没有成功实施的例子。

1 拆解实施过程

1.1 导绳轮拆检、测绘

为保证能顺利修复二号井导绳轮，将运到我厂的导绳轮进行了拆检。拆卸前对导绳轮进行了编号，即从活动轮侧开始，以阿拉伯数字编号（1-6号）。根据拆检情况和对轴、轮毂各装配处仔细地测量，我们对其进行了详细的记录。为顺利生产轴衬套、衬套、轮毂做好准备。

1.2 导绳轮修复方案确定

根据对导绳轮的拆检、测绘情况，用三维软件校核了衬套与轴径间隙对绳槽径向跳动及轴向跳动量影响量，最终确定了修复方案。确定了导绳轮修复工作内容、修复装配顺序及步骤和轴衬套、衬套加工工艺等工作指导明细。

2 技术研究内容

2.1 结构优化设计

为了保证导绳轮设计的合理性，在三维模拟中发现原设计轮毂与轴套之间键槽的位置设计不合理，因此对导绳轮的轴套、轮毂分别进行了改进设计，轮毂键槽位置由原来偏75°（与水平）优化为90°，有效地避免了轮毂与轴套之间存在相对运动的问题。

2.2 工艺研究

由于轴套与轴径配合间隙要求严格，分成上下两半的轴套，制造过程中如何实现剖分面零间隙组对，以延长导绳轮的使用寿命，成为重点技术难点。

针对该技术难题，对导绳轮轴套制造工艺、工装进行了专题研究，并结合厂设备能力，设计合理的加工工艺，制作了一系列加工轴套和装配绳轮的工装，从而为导绳轮优化设计及制造的成功提供了保证。

结合多年的加工经验，联合设计人员、工艺设计人员、现场间技师等相关人员，在不影响设计性能的情况下，反复优化加工工艺，其中制定了以下工艺在不影响设计性能的情况下，制定出工艺：

1）对轴套毛坯先进行粗加工，其中内孔、轮槽及各端面单边各预留3 mm的精加工余量。

2）用线切割的方法对粗加工后的轴套对半剖分，并对剖分后的轴套进行组别标识。

3）对轴套的剖分面进行铣削精加工，保证剖分面处于同一平面内（加工量为0.3 mm）。

4）根据轴套的组别标识，将其与车夹具一（见图1）装配固定在一起，并用0.02 mm的塞尺检验轴套剖分面之间的间隙；半精车轴套的内径、轮槽（预留出1 mm的精加工余量）。

5）在车床上对车夹具一（见图1）和轴套组件进行二次找正。

6）精车轴套的内孔、轮槽至设计要求尺寸，并对相应尺寸进行检验。

7）将车夹具二（见图2）和车夹具一、轴套组件装配在一起，紧固后拆下车夹具一；用四爪卡盘装卡车夹具二，在车床上找正。

8）精车轴套的外圆、两端面，保证设计要求。

2.3 工装设计制作

工装在加工过程中能起到快速定位、加工方便、尺寸精准、加工效率高的优点，为此，我们根据调研情况以加工经验制定出了一系列加工工装，并合理设计出加工轴衬套和衬套的车夹具一和车夹具二，实现了轴衬套、衬套零缝隙组对成为一个整圆的难题。

3 创新点及技术指标

3.1 创新点

1）在不影响传递扭矩的情况下，将轮毂、轴套上的键槽位置由原来偏75°（与水平）改进设计为90°，有效地避免了轴套与轮毂之间存在相对运动的问题。

2）整圆加工，零间隙组对，增大了轴套与轴的接触面积，减少了轴套与轴的磨损，解决了导绳轮偏摆超限问题。

3.2 项目达到的技术水平

1）导绳轮无偏摆超限现象，运行时无异常响声。

2）绳槽径向跳动及轴向跳动均小于1.5 mm。

3）导绳轮安装时，轴线水平度不大于0.2 mm/m。

4）装配后5个活动轮在轴上转动灵活，固定轮连同轴一起空转灵活，没有卡阻现象。

4 实际应用效果

本剖分面整圆零间隙加工技术于2011年11月成功应用在济宁二号井主井提升绞车导向轮轴套加工上，解决了导绳轮长期偏摆超限和异常响声现象，运行情况良好，各项功能正常。修复后的导绳轮能达到以下技术水平：

1）导绳轮无偏摆超限现象，运行时无异常响声。

2）绳槽径向跳动及轴向跳动均小于1.5mm。

3）导绳轮安装，轴线水平度不大于0.2mm/m。

4）装配后5个活动天轮在轴上转动灵活，固定轮连同轴一起空转灵活，没有卡阻现象。

经过本项目研究整圆加工的组对后0间隙剖分式轴衬套，性能优良，满足了安装要求严格的剖分式导绳轮，提高了我厂生产加工的整体水平，同时提高了产品的市场竞争力。

经过设备实际运行，矿方认为导绳轮改进设计合理、技术先进、性能可靠、转动灵活，该技术提高了设备运行的可靠性、安全性，能够满足煤矿井下生产要求，其技术指标和性能达到了用户的要求。

5 结论

剖分面零间隙组对加工技术，通过设计制作合理的工艺及工装方法，实现了零间隙整圆组对，性能优越。组装后的矿井提升绞车导绳轮具有较高的可靠性、运行的稳定性以及良好的适用性。通过对剖分面零间隙组对加工产品工艺的开发研制，使我公司加工工艺、产品研发和制造水平有很大地提升。为我公司今后同类产品加工和制造提供了技术支持和工艺保障，同时为今后矿区天轮、绳轮的高标准修理及矿井的安全生产奠定的基础。