采煤机维修汇总之十四

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14）采煤机摇臂减速器故障分析及处理
①前言：7LS06 型长臂采煤机, 是神东分公司2005 年引进美国JOY公司目前装机功率最大( 1860kW) , 截割高度最高( 5.4m, Φ2.7m滚筒) 的采煤机。设备技术先进, 生产能力大, 但在井下一旦出现故障, 维修相当困难, 尤其是采煤机的两个截割摇臂, 担负着采煤机的主要割煤任务。截割摇臂出现故障后, 故障查找困难, 内部零件损坏后, 现场维修难度大, 都将导致维修时间过长, 增大吨煤成本。为了不影响公司煤炭产量, 对现场不能短时间解决的就直接更换摇臂。与6LS05 型长臂采煤机相比7LS06 长臂采煤机截割摇臂的故障率高, 如: 2006 年5 月投入上湾矿51201 工作面使用的LWS580 采煤机到2007 年5 月升井大修更换了四台摇臂; 2006 年投入榆矿44205 工作面使用的LWS604 采煤机到目前已经更换了三台摇臂。
②主要故障及分析
Ⅰ.7LS06 型主要故障:摇臂高速区A、B 齿轮的轴承内环转动或轴向窜出, 造成轴承内环挡边损坏、断裂, 断裂的轴承挡边进入摇臂减速器箱体,损坏其他齿轮与轴承, 致使整台摇臂减速器严重损坏, 必须升井大修。如: 2007 年4 月, 投入哈拉沟矿使用的7LS06 型LWS572采煤机的左摇臂, 在过煤量仅3 万t 时, 发现高速区轴承温度高并有异响, 打开摇臂减速器检查发现, A 齿轮轴承保持架、滚动体及轴承内环挡边已严重损坏, 且轴承内环与A 齿轮轴肩有2mm 间隙, 进而导致A、B 齿轮、惰轮损坏及低速区轴承、齿轮的恶化磨损。图1 所示为齿轮、轴承内环挡边的损坏情况, 图2 为轴承保持架及滚动体的损坏情况。
Ⅱ.截割摇臂减速器故障分析及设计缺陷:造成截割摇臂减速器故障的主要原因: 轴承内环与齿轮轴径的设计配合过盈量偏小,即齿轮轴径的最小极限尺寸偏小。按图纸设计要求, 7LS 采煤机的A、B 齿轮轴径分别是Φ120+0.035+0.013mm 和Φ100+0.038+0.023mm, 对应的公差带基本偏差分别是m6 和n5,而通过测量对应轴承,轴承内径分别为Φ120+0.0060 mm和Φ100+0.0060 mm,对应的公差带代号均是H3, 这说明,当轴承内径和齿轮轴径尺寸均在公差范围内时, A齿轮与其内侧轴承的最小过盈量为0.017mm, B齿轮与其轴承的最小过盈量仅为0.007mm。这样的过盈量在摇臂带载运行的情况下,温度升高到一定范围, 尺寸微变后, 它们间的原有过盈量很可能不存在, 而变为间隙配合, 从而导致轴承内环转动或轴向窜动, 当轴向窜动达到一定程度, 就可能造成轴承内环挡边破损, 轴承保持架变形损坏。断裂的轴承挡边进入摇臂减速器箱体, 损坏其他的齿轮与轴承, 致使整台摇臂减速器严重损坏。综上所述, 美国JOY 公司在对7LS06 型长臂采煤机截割摇臂减速器A、B 齿轮轴径尺寸设计时, 就存在着公差带不合理的缺陷。
③处理措施:
因为轴承是标准件, 此处又是基孔制过盈配合, 所以只能改变齿轮轴径的设计尺寸。将轴的基本偏差加大一个等级, 即由Φ120 H3/m6 增大至Φ120 H3/n6, 标准公差数值仍为0.022mm,查表得: 轴的下偏差为0.023mm, 则上偏差为0.045mm。轴的下偏差增加了0.01mm, 也就是与轴承内环配合的过盈量增加了0.01mm, 最小过盈量由以前的0.007mm 增加到0.017mm。这样就解决了由于A、B 齿轮轴承内径与齿轮轴径配合过盈量过小,而出现内环转动或轴向窜出的现象。Φ100 H3/n5 基孔制过盈配合, 轴的下偏差为0.023mm, 上偏差为0.038mm, 标准公差为0.015mm。此齿轮轴的下偏差为0.023mm, 与轴承内孔的最小过盈量已为0.017mm, 基本能满足过盈要求, 只是公差等级过高( IT5) , 标准公差数值0.015mm。所以, 不改变其配合等级, 只将标准公差增加, 即将公差等级由IT5 降低为IT6, 标准公差由0.015mm 增加到0.022mm。此齿轮轴的下偏差0.023mm, 上偏差即为0.045mm。这样, 齿轮轴加工时经济性得到提高, 配合超过最小过盈量0.017mm 的概率也得到了增加。解决了由于A、B 齿轮轴承内孔与齿轮轴径配合过盈量过小, 而出现的轴承内环转动或轴向窜出故障。改变配合偏差后, 最小过盈量也只有0.017mm, 虽然还是偏小, 但因为JOY 公司的7LS06 型长臂采煤机截割摇臂A、B 齿轮的轴承, 是特别选取游隙为C4 的大游隙轴承, 目的是防止在高温状态下, 轴承工作游隙变小, 导致温度急剧升高而出现轴承抱死的故障。因此, 不能过度地增大齿轮轴与轴承内环的过盈量。