轴承知识

采煤机行走轮轮齿断裂的原因分析

2020-07-19
鲍志强
(中煤大屯公司,江苏沛县 221611)
  滚筒式采煤机牵引方式由有链牵引发展成无链牵引是采煤机发展史上的一个巨大进步,现在几乎所有采煤机都采用无链牵引方式。这种牵引方式基本上能够满足生产需求,但是行走轮轮齿的非正常断裂严重影响了采煤机的正常采煤作业,行走轮轮齿断裂也是我公司采煤机外牵引损坏的主要形式。在跟踪研究大量的行走轮轮齿断裂,并结合查阅相关资料的基础上得出了行走轮轮齿的非正常断裂得可能原因。
  1.断裂原因分析
  由于采煤机的工作环境恶劣、工作面状况复杂,所以要定量的研究行走轮轮齿的非正常断裂的原因有一定的苦难,所以本文仅从定性、理想工作面状况的受力分析等几个方面做出一些定性的研究。
  1.1齿轮—销轨的传动特性
  采煤机行走轮与工作面刮板输送机销排销齿之间的啮合转动由于其结构简单、拆卸方便,非常适用于低速、重载荷、润滑条件差得工作场所。理论上这种传动大多数属于非共轭啮合,因而其传动比也是非恒定的。当传动过程中两个齿交替啮合时,传动比会有个突变量,特别在销排与两个销排连接处。行走轮与销排销齿的单齿啮合传动过程为:由行走轮齿顶某处与销齿开始啮合,然后随行走轮的转动啮合点逐渐向行走轮根部位移动至最低的啮合位置,最后啮合点又向行走轮齿顶移动直至退出啮合,而后相应的下一齿开始进入啮合。行走轮转速恒定时,这一啮合过程相应的转动比变化情况如下,在给定的啮合中心距与节距下由顶部位置进入啮合时传动比较大,然后随啮合的进行趋于平稳,但在下一齿进入啮合的时传动比又会发生比较大的突变,当然这只是理想状工作状态下采煤机线速度的变化规律,详见图1。实际采煤作业中采煤机行走轮与销齿啮合的中心距并不是恒定的,同时由于刮板输送机的水平和垂直弯曲已经销排浮动的作用,销齿的节距在销排与销排连接处比比标准节距有较大变化,这样就造就对行走轮的较大的冲击,这是行走轮非正常断裂的原因之一。
  1.2受力分析
  采煤机工作时,理想工作状态下行走轮轮齿受力情况如图2,其中ф表示压力角,假设扭矩M不变,由于这种传动方式为非共轭啮合,随着啮合点得变动,H是变化的,压力角ф也是变化的,所以法向力F也是变化的,牵引力Ft也是变化的,当遇到较大的冲击载荷或其它原因时造成行走轮齿所受的力超过材料的强度时,就会引起行走轮齿的断裂。
  1.3导向滑靴方面
  采煤机通常都是按照输送机水平方向弯曲度≤±1度方向,垂直方向弯曲度≤3度来设计行走机构的,然后刮板输送机在经过一段时间使用后,由于磨损使得中部槽的曲度超限,采煤机从该处通过时,必须依靠导向滑靴来捋顺销排,导向滑靴此时会受到较大的侧向力,严重时会导致或使其导沟处力筋撕裂,而一旦导向滑靴损坏,继续工作时,行走轮轮齿出现断裂的可能性就会大大增加。
  1.4热处理因素
  从用料及热处理方面讲,如果行走轮的材料成份不合理、夹杂物超限以及轮齿表面渗碳的硬度在热处理时未能达到要求,也会降低采煤机行走轮性能,导致行走轮易于断裂。
  2.结语
  以上从齿轮-销轨的传动特性、简单的受力分析、导向滑靴及热处理影响因素分析了采煤机行走轮轮齿断裂的一些因素,其中齿轮-销轨的传动特性、基本的受力情况是固有的,而其它情况相对是可以预防的,在以上分析的基础上尝试性的提出一些预防措施。
  (1)导向滑靴的设计一定要保证其水平、垂直方向的间歇,这样才能很好的地对行走轮进行保护,是使用中应定时检查导向滑靴的磨损量,磨损较大时要及时予以更换。
  (2)行走轮材料选择、毛坯件锻打、热处理时一定要达到使用要求,行走轮齿面硬度到达到HRC58-62,行走轮芯部硬度达到HRC38-42。
来源:《科技致富向导》2015年第2期
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