采煤机摇臂减速器的故障分析和处理

任玉敏

（山西省大同市晋华宫矿，山西大同037000）

引言

采煤机的截割摇臂一旦出现故障以后，查找故障非常困难，不但能够将内部的零件损坏严重，现场维修的难度也非常大，从而造成维修的时间太长，吨煤的成本增大[1]。为了使公司煤炭的产量不受到影响，如果短时间解决不了的故障问题，必须要直接更换摇臂减速器。

1 采煤机摇臂轮箱结构

采煤机摇臂齿轮箱比较典型的电牵引的结构，见图1所示，采煤机的摇臂齿轮箱的减速传动，一共有14个齿轮进行参与，减速系统一共分为四级：其一，齿轮的A和B是第一级的直齿圆柱的齿轮减速；其二，齿轮的C、D、E、F、G、H是第二级的直齿轮减速；其三，齿轮I、J、K是第一级的行星齿轮减速；其四，齿轮L、M、N是第二级的行星齿轮减速。

图1 采煤机摇臂齿轮箱的典型结构（电牵引）

在电牵引的采煤机摇臂割部末两级，主要采用的是行星齿轮的传动，能够将前两级传动比减小，将摇臂截割比较薄弱环节的一个惰轮的心轴和转矩以及轴承和心轴上的作用力减小，从而使其摇臂截割部强度的可靠性得以有效地提升。第一级行星齿轮的传动中，行星架和太阳轮都没有轴承的支承，所呈现的都是浮动的状态，行星架和太阳轮同时进行浮动的组合，要比单独浮动的效果好，从而使行轮能够达到均匀承载的效果[2]。第二级行星传动太阳轮处在浮动的状态，第二级行星齿轮输出端的浮动密封，是对滚筒喷雾水和摇臂齿轮箱的漏油，以及粉尘和煤进入到齿轮箱进行防止。而齿轮D、E、F、G起不到减速的作用，只能够起到将动力进行传递的作用，它们能够将摇臂的长度增加，摇臂调高的范围扩大，从而使综采工作面的采高要求得以有效地满足。

2 采煤机截割摇臂减速器的故障和设计缺陷

由于摇臂高速区A和B的齿轮轴向窜出，或者轴承内环转动，导致轴承的内环接边断裂和损坏，断裂轴承的挡边因此而进入到摇臂减速器的箱体内，损坏了将其他的轴承和齿轮，同时也严重地损坏了摇臂减速器的整体，因此，必须要升井进行大修[3]。例如，2016年6月，将7LS06型的LWSS572的采煤机左摇臂投入到某矿进行使用，在过煤量只有30 000 t的情况下，高速区的轴承温度很高，并且发生异样的响声，将摇臂减速器打开，检查发现A齿轮轴承的滚动体和保持架以及轴承内的环挡边已经出现严重的损坏情况，并且A齿轮的轴肩与轴承的内环之间有2 mm的间隙，从而造成惰轮A和B齿轮以及低速区齿轮和轴承的磨损和恶化现象。

截割摇臂减速器出现故障的原因：齿轮轴径与轴承内环在设计上配合的过盈量偏小，也就是齿轮轴径最小极限的尺寸偏小。根据截割摇臂减速器图纸的要求，7LS06型长臂采煤机A和B的齿轮轴径差应该分别是m6和n5，但是，通过对所对应的轴承进行测量，轴承的内径则分别为所对应公差带的代号都是H3，即齿轮轴和轴承内径如果都在公差内时，A齿轮内侧的轴承与A齿轮最小的过盈量是0.017 mm；B齿轮内侧的轴承与B齿轮最小的过盈量仅为0.007 mm。在截割摇臂带载运行的过程中，过盈量的温度如果升高到一定的范围，尺寸稍微变化以后，它们之间原有的过盈量很可能不存在，而变成了间隙的配合，从而造成轴向窜动或者轴承内环转动的情况，如果轴向的窜动也达到了一定的程度，就会很容易导致轴承内环的接边破损现象出现，轴承的保持架也会损坏或者变形[4]。

从以上可以看出，对于7LS06型长臂采煤机而言，截割摇臂减速器的A和B齿轮轴径的尺寸，在进行设计时，存在公差带的不合理的缺陷。

3 对采煤机截割摇臂减速器的故障处理的措施

轴承由于是标准件，该处是基孔制过盈配合，因此，就需要将齿轮轴径设计的尺寸进行改变。加大轴基本偏差的一个等级，也就是将Φ120 H3/m6加大到Φ120 H3/n6，标准的公差数值仍然是0.022 mm。经过查表得到：轴上偏差是0.045 mm，而轴下偏差是0.023 mm，。轴下偏差增加到0.01 mm，也就将轴承内环的配合过盈量增加到0.01 mm，最小的过盈量从之前的0.007 mm增加至0.017 mm。如此这样，就会将因为截割摇臂减速器的A和B齿轮轴径和齿轮轴承内径配合的过盈量过小，从而有轴向窜出或者内环转动的现象出现。

基孔制过盈配合Φ100 H3/n5，轴上偏差通常是0.038 mm，轴下偏差通常是0.023 mm，标准的公差是0.015 mm。该齿轮轴下偏差通常是0.023 mm，与轴承的内孔最小的过盈量是0.017 mm，过盈量的要求基本能够满足，只是相对公差的等级比较高，通常小标准的公差数值为0.015 mm。因此，配合的等级不改变，只是增加标准的公差，也就是把公差的等级从IT5降低到IT6，把标准的公差从0.015 mm增加到0.022 mm，而公差的等级从IT5降低到IT6。因此，加工齿轮时有效地提升了经济性，配合所超过的最小过盈量0.017 mm概率，也得到了有效地增加。从而使截割摇臂减速器的A和B齿轮轴径与轴承内孔所配合的过盈量过小，有轴向窜出或者轴承内环转动的故障发生[5]。

将配合的偏差进行有效地改变，最小过盈量为0.017 mm，虽然相对还是有些偏小，但是，由于7LS06型长臂采煤机，在截割摇臂减速器的A和B齿轮轴承上，是将游隙C4大游轴承特别进行选取的，主要是在高温的状态下，防止轴承工作的游隙变小，致使温度快速地升高，从而有轴承抱死故障发生。所以，无论是轴承的内环过盈量，还是齿轮轴的过盈量，都不可以过度地进行增加[6]。

4 结语

将标准公差增加和加大轴公差的一个等级，都能够将轴向窜出或者轴承内环转动，有效地避免了所导致的内环挡边的断裂和损坏故障。经计算，对于一台7LS06型长臂采煤机的截割摇臂，因增加标准公差或加大轴公差等措施，能够节省资金107.8万元左右。

[1]符春田.MG450/1020-WD采煤机摇臂传动系统动力学分析[D].阜新：辽宁工程技术大学，2015.

[2]钱沛云，张业林，胡晓，等.电牵引采煤机摇臂高速区齿轮冲击特性研究[J].矿山机械，2014（8）：9-12.

[3]弓晓凤，马宪民，张永强.小波包分析在采煤机减速器故障诊断中的应用[J].煤炭技术，2014（7）：196-199.

[4]毛成果.采煤机摇臂便携式数据采集及分析系统研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.

[5]周久华.采煤机摇臂齿轮箱故障诊断技术研究[D].重庆：重庆理工大学，2013.

[6]杨爱琴.电牵引采煤机摇臂常见故障分析及处理[J].科技创新与应用，2012（28）：107-108.