燕子山矿主井带式输送机减速器的改造.pdf

2 0 0 3 年第 6 期 煤 矿 机 械 7 1’ 文章 编号 0 0 3 - 0 7 9 4 2 0 0 3 0 6 - 0 0 7 7 0 3 燕子山矿主井带式输送机减速器的改造 高元平 。邓 玉花 ’ 大同煤矿集 团公司 中央机 厂 ，山西 大同 0 3 7 o 0 1 摘要 针对燕子山矿主井带式输送机减速器运行 中存在 的主要 问题和损坏 齿轮补 配问题 ， 对原减速 器进行 了改造。通过强度计算验证 了减速器齿形改造的可行性 ， 同时通过材料 的选择 、 加 工工 艺 的制 定 、 设备 的改进 ， 顺 利 完成 了减 速 器 的改 造任 务 。 关键 词 齿形 改 造 ；强度 ；工 艺 ；设备 ；改进 中 图号 T D 5 2 8 文献 标 识 码 B 1问题 的提 出 ’ 燕子山矿 主井带式输送机减速器系二级 圆弧圆 柱齿轮传动系统 ， 由于齿轮损坏在大 同局无法补配 ； 另外原减速器结构 是两端输 入 ， 一端输 出。由于是 在倾斜条件下进行运输 ， 一旦停机 ， 煤将倒 回， 堵塞 煤窗。根据这两个问题燕子山矿提出进行改造。 离 ， 所以为保证提升机故 障诊 断过程 的快速性 ， P L C 中的软件故障诊断逻辑采用线性空间搜索法 。所谓 线性空间搜索法是将提升机系统 中全部被测点分为 一 系列的子空间 ， 各个子空间之 间构成一个树形 逻 辑 ， 根据上级子空间的启发 ， 逐级缩小结论的可能范 围， 直到最后结论的产生 。这种诊断过程 的最 大特 点是不必对整个空 间进行全部搜 索 ， 而 大大缩短最 后 诊 断结 果 的 时间 。 在提升 系统 的工作过程 中 ， 由于大型高压大电 流设备的通 电与断开 ， 使得系统在强干扰场 中的工 作环境运行 ， 而推理所依据的各种参数 又都 是由外 部现场直接输入 的信息 ， 虽经光 电隔离及硬件 上抗 干扰措施 ； 干扰信号 已不 易侵入 。但为 了防止万 一 信号失真而导致 决策错误 ， P L C中的软件诊断系统 决策的产生并不 以一次结论 为依据 ， 而是采用 多次 综合的方法。采用综合决策的方法除可最大限度地 排除来 自外部环境 的偶然干扰 ， 对提升 系统 中一些 诸如接触不 良等 隐性故 障， 可 以通过 提示 引起维 护 人员的重视 ， 杜绝事故于萌芽之中。 5 操作台显示更为直观、 明了监视器放在操 2改 造措 施 根据燕子 山矿提 出的问题 ， 局专题会议决定 由 中央机厂负责进行改造 ， 将 圆弧齿传 动改为渐开线 齿传动 ， 减速器壳 、 电动机仍用 旧件 ， 并且对 原来 的 低速轴结构加以改进 ， 由原来的一端输 出改为两 端 输 出，在另一输出端加逆止器，防止输送带滚筒倒 作 台上 ， 用来显示提 升机的运行参数 和运行 状态 以 及故 障类别 ， 同时也显示深度 和速度 。监视器能使 操作 台司机对提升机 的运行 状况一 目了然 ， 如果发 生故 障， 操作 台司机 能及时从监 视器上看到故 障类 型及位置 ， 能及 时通知维修人员排除故障 ， 缩短排除 故 障时间 ， 提高了劳动生产率 。 4全数 字 电控 系统 技 术 特征 1 采用 了“ 直 流 电 动 机 可 控 硅 电 流 ”全 数 字调节 P L C控制 上位机监控的先进控制方式。 2 主回路采用电枢 电流换向、 磁场电流单 向的 供 电方式 ， 电枢回路为并联 脉动控制 。 3 系统运行 方式 有手 动、 微 动、 紧急 开车、 过 卷 4种 方式 。 4 系统故 障保 护方式 有紧急制动 、 井 口制动 2种 方 式 。 作者简介 谭 俊杰 1 9 7 3一 ， 女 ， 黑 龙 江伊 春 人 ， 助理 工 程师 ， 1 9 9 8 年毕业 于焦作工学 院电气工程 系 ， 目前从 事机 电工作 ． T e l 0 3 7 0 5 l 9 8 1 5 6． 收稿 日期 2 0 0 3 - 0 2 ． 2 1 Th e m 0 d i fic a t i o n 0 f t h e e l e c t r i c a l c o nt r o l s y s t e m 0 f c he n s i l o u s e r v i c e ho i s t T A N J u n - j i e C h e n s i l o u C o a l Mi n e o f Yo n g c h e n g Gr o u p ， Y o n g c h e n g 4 7 6 6 0 0， C h i n a Ab s t r a c t I t i n t r o d u c e a t h e e x i s t i n g p rob l e ms o f t h e r e l a y s o f t h e h o i s t e l e c t ric a l c o n t r o l s y s t e m ． I t l -e mo v t h e a b u s e s b y ma k i n g t h e mo d i f i c a t i o n 0 f t h e PL C o fthe r o u t e a n d the ma i n c o md e r ， ma k e s t o f l0 u O W i n the d e p e n d a b l e- f a s t - r o u t e 0 f t r a v e l ， the e a c h a s p e c t s s u c h [ IS a n t i ． i n t e r f e r e n c e an d c o n s t r u c t i o n s i mp l i fic a t i o n e t c． ． Di s s o l v e d the i r r e g u l a r i t y． an d o b t a i n the g o o d ms u h an d e c o n o mi c p e rfo r ma nc e． Ke y wo r d s the h o i s t e l e c t ric a l c o n t r o l s y s t e m ；P LC；mo d i fic a t i o n 维普资讯 ． 7 8． 燕子山矿主井带式输送机减速器的改造高元 堡箜 塑 转 ， 改造后的减速器结构形式如图 I 所示 。 8 圈 1 减 速器结构简 圈 啦 ． 1 D e e e l e r s t o r s t r u c t u r e d i a g nm 1 ． 高速 齿轴2 ． 电动机3 ．中间 齿轴4 ． 中间齿轮5 ． 被动齿轮 6 ． 低速轴7 ． 输送带滚筒8 ． 逆止器 3 齿轮疲劳强度校核 由于圆弧齿轮传 动承载能力较高 ， 故首先对 改 造后的渐开线齿轮进行强度校核。 3 ． 1 高速齿轴齿轮 和 中间齿轮的强度校核 ’ 1 接触疲劳强度校核 计算接触应力 √ 朵 邯 z H z E z z 8 1 0． 25 MPa 许用接触应力 O “ J I1 D 1 zu zv 。 z砌 z聊 zⅪ l 0 31． 9 4 MP a H 1 01 4． 3 MPa 因 ， 接触强度校核通过。 2 弯曲疲劳强度校核 计算齿根应力 O r F i ‘ A v 雌 F I y F l I 3 2 2 ． 3 7 MP a 3 3 5． 1 5 MP a 许用齿根应力 m a r n ．1 Y sr Yt m y Y l5 0 7． 6 4 m T I R r e iT I ／⋯MF a n 一 工 l m 4 7 7． 1 2 MP a 因 o r nO r F p l ， o r F 2 d 啦 ， 弯曲强度校核通过 。 3 ． 2 中间齿轴 齿轮 和 被 动 齿轮 强度 校 核 I 接触疲劳强度校核 计算接触应力 o r 9 4 7 ． 7 9 MP a 许用 接 触 应 力 H n 1 0 7 8 ． 2 7 MP a ， H P 2I 1 6 5． 8 2 MP a 因 H “ l l P l ， 接触强度校核通过 。 2 弯曲疲劳强度校核 计算齿根 应力 n3 8 5 ． 8 7 M ， 砣4 1 9 ． 8 2 M I ， a 许用齿根应力 F F I 4 9 7 ． 1 2 MP a ， m 4 8 1 ． 7 9 MP la 因 F I m ， f 2 F F 2 ， 弯曲强度校核通过 。 4生产制造中的工艺技术 问题 4 ． 1 材 料 、 工 艺方 案 、 刀 具 的选择 由于燕 子山矿 主井带式输送机使用功率较大 ， 改造后减速器 的轴齿轮 、 传动齿 轮均要求有较 高的 心部硬度 ， 较高的轮 齿强度 以及 较好的综合机 械性 能 ， 因而在选材上选择 了性能较好的合金结构钢 ， 如 3 8 S i M n Mo ， 4 0 C r ， 3 5 S i M n ， 4 2 C r M o 。在 加 工工 艺 中采 用了下料一锻造一 正火一粗车一粗滚一调质一精车 一 精滚一高频淬火及 回火 的工艺方案。毛坯锻制后 进行正火 ， 便于切削加工 ， 并使组织均匀 ， 消 除锻造 应力 ； 在粗加工后 词质 ， 精加工时少量 去除调质层 ， 使齿轮具有较高 的综合 机械性能 ， 提高 了齿轮 心部 的强度和韧性 ， 使齿轮 能承受较大 的弯曲应力 和冲 击力， 调质后的齿轮 由于组织为 回火索 氏体 ， 在淬火 时变形更小 ； 精加工后通过高频淬火 ， 提高了齿轮表 面的硬度和耐磨 性 ， 并使 齿轮表 面有 残余压应力存 在， 增强 了抗疲劳破坏的能力 ； 高频淬火后进行低温 回火 ， 可以消除淬火应 力 ， 防止研磨裂纹产生 ， 提高 抗冲击能力 。这样热处理 工序与粗 、 精加工工序 有 机结合 ， 发挥出合金结构钢的机械性能 ， 达 到齿轮所 需的强度、 硬度及 良好的综合机械性能。 4 ． 2 保 证 啮 合精 度 、 装 配精 度 的措 施 减速器结构中 ， 中间齿轴起着至关重要的作用 ， 中间齿轴的人字齿轮要与低速轴上安装 的被动齿轮 啮合 ， 同时在 中间齿轴上 安装 的两 中间齿轮要与高 速齿轴人字齿轮相啮合。为了获得 良好 的啮合精度 和装 配精度 ， 人字齿 的加工 精度及 中间齿轴 与 中间 齿轮的键槽加工 方法 起着重要作用 ， 为此 制定 了详 细的中间齿轴加工工艺 ， 用 以指导生产。 在车削 中间齿轴 时 ， 齿宽两端 54 5 o 倒 角不允 许车出 ， 待滚齿后再倒角 ， 这样便 于在精滚人字齿另 一 端齿部时 ， 边走刀 ， 边检 查 ， 边 对刀 解 决对 中问 题 ， 使人字齿 同一高度的点 的齿厚必须一致。同时 一 次装夹铣削两键槽 至图样要求 ， 保证两键槽 中心 线在一条直线上 。 另外 ， 在加工 2个中间齿轮的键槽 时 ， 也采取了 一 定措施 ， 让左 、 右旋齿 轮 以基准端面接 触 ， 对 正齿 尖 ， 检查对应点 的高低尺寸 尽量一致 ， 将两齿轮一 同插 出 键槽 5 5 l n n l 2 6 1 ． 9 m m ．。 维普资讯 2 0 0 3 年第 6 期 煤 矿 机 械 7 9 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 3 0 6 ． 0 0 7 9 - 0 3 提升觚运行速度保护装置帕改造 ． 赵 鸿宇 。侯思源 。孙 玉芳 1 ． 黑龙 江工程学 院 ，黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 5 0 ；2 ． 黑龙 江交通科学研 究所 ，黑龙 江 哈尔滨 1 5 0 0 S 0 摘 要 针对现代矿井安全、 高效 生产 的要 求， 按 照有 关规程规 定 ， 对 我 国矿 山普遍 采用 的 n 一A 系列矿 井交流提升 系统， 提 出了限速 、 超速保 护装置设计 的新思路 ， 并应 用于工程 实践 。 关键 词 提 升 系统 ；超速 ； 限速 中 图号 T D 5 3 文献 标 识码 B 1 引言 矿井提升机是沿井筒提升煤炭 或矿石 、 矸石 ， 下放材料、 升降人员和设备的重要生产机械 ， 在整个 矿山综合机械化生产 中 占有重要 地位。近年来 ， 为 提高劳动生产率和各项经济 、 技术和安全指标 ， 整个 行 业开 展 了对 矿 井提 升 机 的根 本性 改 造 。本 文仅 就 这样 ， 经过上述工艺方案的实施 ， 保证 了啮合精 度和装配精度 ， 现场装 配后 经检查完全符合组装要 求 。 4 ． 3被 动齿 轮 的装 配 减速器中的被动齿轮外径为 巾 1 3 6 0 ra i n ， 总宽为 6 2 0 to n i ， 尺寸较大， 因而齿轮 由锻件齿 圈和铸件轮毂 组成 ， 齿圈材料为 4 2 C r M o ， 轮毂材料为 H T 2 0 0 ， 结合直 径为q , 1 2 1 0 m i l l ， 两者 之 间 利用 温 差法 热装 。经计 算 ， 验证了结合件齿轮所能传递 的最小扭矩 大于齿 轮所能传递的扭矩 ， 结合件的应力均低于其材料的屈 服极限。根据过盈量计算了加热齿圈的温度 b r d d 1 1 1 0 1 2 1 0 _2 0 2 ℃ 一 口 ． f 一 口 f 一 。6 一二u二 式中 e 包容件 齿 圈 内径的热胀量 ， e [ ] A； [ ～] _ 齿圈与轮毂之间的最大过盈量 ； △ 热装 的最小间隙 ， 根据经验及工件的 尺 寸取 A1 ； 口 ． 包容件材料 的线膨胀系数 ； d 结合面的基本直径。 我 国竖井煤矿普遍采用的 T K I ． 一 A系列矿井提升机 交流拖动的电气控 制系统的 限速 、 超速保护装置进 行 了探讨 。 n 一A系列矿井提升机是利用磁放大器 的交 流导磁 系数随着直流磁场变化而变化 的原理来实现 系统的速度保护。这种装置虽然过载能力强 ，控制 由于工件大 ， 过盈 量大 ， 装 配温度较高 ， 同时考 虑到装配的熟练程度 。为 了在齿圈冷却过程中装配 间隙逐渐减小时实现顺利装 配 ， 研究 了详细 的组装 方法 ， 制定了规范 的组装程序并严格执行 ， 使得装配 一 次顺 利 完 成 。 5结语 燕子山矿主井带式输送机减速器经改造后 ， 运 行情况 良好 ， 实践证 明改造是可行 的、 合理 的， 同时 中央机厂能够及 时提供维修 和补 配服务 ， 保证矿 上 生 产 的顺 利 进 行 。 参 考文献 [ 1 ] 成天先， 王德夫， 姜勇， 等 ． 机械设计手册【 M] ． 北京 化学工业出 版社 。 1 9 9 3 ． [ 2 ] 刘鸿 文 ． 材料力学 【 M] ． 北京 高等教育出版社 ， 1 9 8 3 ． [ 3 ] 濮 良贵 ． 机械零件 [ M] ． 北京 高等教育出版社 ， 1 9 8 2 ． [ 4 ] 史美 堂 ． 金 属 材料 及 热处 理 【 M] ． 上海 上 海科 学 技术 出版 社 ， I 9R n 作者 简介 高元 平 1 9 5 4一 。 河 北 阳原县人 ． 高 级工 程 师 ， 1 9 7 7 年毕业于北京 理 工大 学 ， 现 任 大 同煤 矿 集 团公 司 中央 机 厂 党委 书 记 ． 收稿 日期 2 0 0 3 ． 0 3 - 0 1 Th e i m p r o v e m e n t o f Ya n z i s h a n Co a l M i n e ma i n we l l b e l t c o nv e y e r de c e l e r a t or GAO Yua n- pi n g。 DENG Yu- hu a T h e C e n t r a l M a c h i n e r y P l a n t o f D a t o n g C o a l C r o u p C o ． ， L t d ． 。 D a t o n g 0 3 7 0 0 1 。 C h i n a Ab s t r a c t On t h e ma i n pr o b l e m i n r u n n i n g o f Ya n z i s h a n C o a l Mi n e ma i n we l l b e l t c o n v e y e r d e c e l e r a t o r a n d t h e pr o b l e m o f me n d i n g d a ma g e g e a r s ， we t ran s f o r m t h e o r i g i n al d e c e l e rat o r ． T he a r t i c l e v e r i fie s f e a s i b i l i t r o f d e c e l e rat o r g e a r t e e t h t r a i l s b y s t r e n h c alc u l a t i o n． By c h o o s i n g ma t e r i al ， s e t t i n g p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y a n d i mprov i n g e q u i p me n t ， c o mp l e t i n g the i mpr o v e me n t t a s k of d e c e l e rat o r ． Ke y wor d s g e a r t e e t h t r a n s f o rm ；s t r e n g t l l ；t e c h no l o gy ；e q u i p me n t ；i mp r o v e me n t 维普资讯