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采煤機搖臂行星減速機構的優化

瀏覽:103 發表時間:2020-03-25 20:11:54 來源:http://www.395899.tw/

0 引言

隨著我國綜采工作面自動化水平的不斷提高,對綜采工作面的采煤機、掘進機、刮板輸送機以及皮帶運輸機等設備的要求也不斷提高。采煤機作為綜采工作面的關鍵設備之一,其主要功能是實現煤層的采煤和落煤[1]。目前,綜采工作面使用率最高的采煤機為滾筒式采煤機。為了適應當前對煤炭需求量的不斷增加,對采煤機的工作效率提出了更高的要求,對采煤機關鍵部件搖臂可靠性的要求也越來越高。然而,在煤炭的實際開采過程中,截割部中行星減速機構的浮動油封漏油現象嚴重影響著采煤機的可靠性[2]。由于漏油現象的發生,造成采煤機減速齒輪打齒、軸承損壞等現象,降低了采煤機生產效率的同時也增加了采煤成本。

因此,本文將針對采煤機搖臂行星減速機構漏油的現象對其行星減速機構進行優化設計,進而提高采煤機的可靠性、減少采煤成本,為提高綜采工作面的生產效率奠定基礎。

1 搖臂行星減速機構結構簡介

本文所研究采煤機的型號為MG-375采煤機,該采煤機的主要部件包括有:截割部、電動機、行走機構、牽引機構以及電控系統等[3]。在眾多的零部件中,截割部主要作用是實現煤炭的切割、裝運等任務,是采煤機的關鍵部件,其主要部件有減速器、搖臂以及滾筒。

搖臂作為采煤機關鍵部件,不僅實現對滾筒高度的調整,還能夠實現對截割部速度的調節。采煤機截割部中搖臂行星減速機構包含了兩級行星減速裝置。鑒于減速機構的上述機構,在行星架與軸承杯之間的密封方式采用機械式密封,具體操作為采用浮動油封的方式[4]。但是,采用浮動油封的方式解決行星架與軸承杯之間的動密封往往會有漏油的現象發生。

2 搖臂行星減速機構漏油原因分析

2.1搖臂行星減速機構原結構分析

本文所研究的MG-375采煤機的搖臂行星減速機構是截割部的最后一級減速裝置,且該減速機構包含有4個行星輪、1個太陽輪[5]。該搖臂行星減速機構較其他減速機構而言多了1個行星輪,從制造、安裝等方面均提出了更好的要求。如若在制造或者安裝過程中存在有不當行為或者結構不當會造成載荷分布不均勻。根據工藝要求,需對端蓋與軸承之間的間隙進行調整,確保軸承斷面的調整間隙為0.1~0.3 mm。行星減速器的輸出端與滾筒通過花鍵的結構聯接,其中法蘭端蓋與軸承之間安裝有密封端蓋,該處所采用的密封方式為動密封方式,并在此處設有浮動油封來解決該位置漏油現象的發生。油封結構如圖1所示。此外,為了防止綜采工作面中的煤塵進入減速機構中,此處結構設計為單溝迷宮槽結構。

2.2搖臂行星減速機構漏油原因分析

當采煤機正常工作時,搖臂行星減速機構行星架兩端的軸承將分別受力,其中3003156不僅承受軸向力,也承受徑向力。隨著時間的推移,軸承3003156的游動間隙不斷增大,進而使得法蘭端蓋和軸承之間的間隙改變[6]。此時,法蘭端蓋與軸承之間的浮動油封裝置由于軸承所承受的軸向力使其發生變形。當此處的“O”型圈被擠壓變形甚至損壞時,就會導致行星減速機構的漏油;如若上述問題不得到及時解決,浮動油封的鋼圈被擠壓斷裂后加劇了漏油現象的發生。

圖1 為優化前浮動油封結構示意圖

圖1 為優化前浮動油封結構示意圖   下載原圖

當發現采煤機搖臂行星減速機構出現漏油現象時,應及時更換浮動油封裝置,并對法蘭端蓋與軸承之間的間隙進行調整。若搖臂行星減速機構的漏油現象得不到解決,使得軸承游動間隙繼續增大,勢必造成軸NU1044發生損壞,使得搖臂行星減速機構中行星輪架的位置發生偏移,進而出現打齒、齒圈被咬斷的故障[7]。當出現打齒、齒圈被咬斷時需要高昂的維修費用,不僅增加了采煤成本,而且還嚴重影響了采煤效率。

3 搖臂行星減速機構結構優化

基于對采煤機搖臂行星減速機構結構分析及漏油原因分析的基礎上得知:由于浮動油封的“O”形圈和鋼圈的變形甚至損壞所造成的。在傳統放漏油措施中,曾選用質量更高的浮動油封裝置同時加強對該裝置的維修頻次[8]。但是,經實踐表明,上述方式無法從根本上解決減速機構漏油的問題。

為從根本上解決漏油問題,將選用合理的油封結構使其能夠承擔更高強度的軸向力,具體改進措施如下:

3.1機構優化方案

為增加法蘭端蓋與軸承間隙之間的油封裝置的承載能力,將傳統該處的浮動油封裝置設計為雙骨架油封裝置。此外,為了進一步防止煤塵進入減速機構中加速齒輪、軸承等裝置的磨損,將以往該處位置的單溝迷宮槽設計雙溝迷宮槽,具體優化設計后的結構如圖2所示。

圖2 優化的雙骨架油封結構示意圖

圖2 優化的雙骨架油封結構示意圖   下載原圖

除上述的主要優化位置外,還需對與新結構匹配的所有密封蓋進行針對性優化設計,使其與優化設計后的法蘭端蓋相匹配;為進一步加強雙骨架油封裝置的耐磨性,為其配置專用的耐磨環,材料為20 CrMoni,尺寸為320 mm×330 mm×35 mm;為行星減速器配備專用的骨架油封,具體結構尺寸為330 mm×370 mm×18 mm。

3.2優化后檢修注意事項

除了對上述機構進行優化外,還需對日常的保養檢修方案進行優化,確保保養檢修方案與新油封結構的匹配性。具體改進方案有:(1)測量3003156軸承的游動間隙是否在0.17~0.26 mm的范圍之內;(2)確保法蘭端蓋與軸承之間的間隙在0.05~0.25 mm的范圍之內。(3)加強對采煤機搖臂行星減速機構日常檢修措施的管理。

4 優化設計后效果分析

為驗證本文所提出的雙骨架油封結構的有效性,在實際生產中將該結構形式的減速機構應用在采煤機的搖臂中,并通過每月更換油封次數、使用齒輪油數量以及每月檢修次數反應該油封結構的有效性。使用優化油封結構減速機構的檢修記錄表如表1所示。

表1 搖臂行星減速機構優化前后檢修記錄對比表     下載原表

表1 搖臂行星減速機構優化前后檢修記錄對比表

通過對比分析可知,采用雙骨架油封裝置和雙溝迷宮槽后,采煤機密封結構的更換次數、齒輪油使用量以及月檢修工時明顯減少,說明優化設計后的油封結構可顯著解決漏油的問題。

5 總結

MG-375采煤在實際工作中,其搖臂行星減速機構往往會出現漏油現象。經分析可知,該現象是由于法蘭端蓋與軸承之間油封裝置承載能力低所致。經優化設計后,采用雙骨架油封結構及雙溝迷宮槽后,不僅增強了油封裝置的承載能力和耐磨性,而且還增強了減速機構的防塵效果,且優化后的減速機構在實際生產中效果明顯,有效解決了減速機構漏油的問題。


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