采煤机截割部与牵引部铰接处转动异响分析.pdf

引言 采煤机截割部以及相应的牵引部之间的连接方 式为铰接销轴联接，与此同时以铰接销轴为旋转中 心， 通过油缸伸缩来控制截割部的升降。从 2018 年 1 月到 2019 年 3 月， 对潞安集团某矿安装的采煤机 铰接轴套进行调研发现， 出厂检验采煤机时， 牵引部 与截割部铰接位置 37左右出现异响。920 系列采 煤机主要能够配套如下四种滚筒 1 800 mm、 2 000 mm、 2 240 mm、 2 500 mm，而截深有如下两种 630 mm、 800 mm。需要寻求相应的方法解决问题。 1异响声音来源 从理论上分析发现，当任何两个物体在进行摩 擦， 由于摩擦因素两者接触时会发出响动， 可是随着 摩擦因数的变化， 响动就会发生变化。 通过分析图 1 工作原理可以发现，截割单元在 牵引单元发生相对移动时， 当处于理想状态下， 设置 在截割部耳座内的衬套与设置在牵引部耳座中的销 轴之间发生相对移动时， 表现为旋转， 由此可以看出 此位置为生源。与此同时， 在调试设备时， 销轴组件 内设置的锥套与牵引部耳座内设置的衬套发生相对 转动， 能够引发锥套、 衬套磨损。通过机械之间的相 对滑动引发声音的原理可以看出，该位置是引发异 响的原因[1-3]。总之， 产生振动的位置有如下两个位 置 第一， 设置在截割部耳座内的衬套与设置在牵引 部耳座中的销轴之间发生相对移动。 第二， 销轴组件 内设置的锥套与牵引部耳座内设置的衬套发生相对 转动。对于前者而言， 其与采煤机设计问题相关， 可 以实现优化， 但是不能避免响动， 对于后者而言， 是 一种非正常工作状态引起的。 2产生异响的机理分析 当两个传动机械之间发生作用力，两者之间存 在一定的摩擦响动， 当相对作用力越大， 相应的摩擦 因数就越大， 那么相应的响动越大。反之， 当作用力 较小时， 摩擦因数越小， 相应的响动就越小。假如相 对移动的零件之间存在油膜， 那么将不会产生响动[4]。 而设置在截割部耳座内的衬套与牵引部耳座中的销 轴之间不存在油膜， 导致衬套与销轴直接接触， 往往 发生响动， 其响动激励主要包括如下几种 如图 2 为销轴构成的受力图，当相同系列采煤 机截割单元相同， F的数值与滚筒质量相关[5]。当处 于正常的工作状态下，截割单元耳座内内部设置有 采煤机截割部与牵引部铰接处转动异响分析 霍云虎 （潞安集团李村煤矿， 山西长治046000） 摘要 基于采煤机截割部与牵引部铰接处的结构配合情况， 分析了异常声响产生的原因， 并提出了一系列 改进消除异常声响的措施。经实际应用验证， 通过综合应用这些消异响措施， 可有效消除截割部与牵引部铰 接处在转动时产生的异响， 这些消除异响措施的应用， 一方面有助于更好地保障采煤机的安全生产， 另一方 面可达到进一步延长采煤机运行寿命的目的。 关键词 截割部牵引部联接结构 中图分类号 TD421.6文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 07-0112-03 收稿日期 2020-04-16 作者简介 霍云虎 （1979） ， 男， 本科， 毕业于太原理工大学采矿 工程专业， 助理工程师， 从事煤矿机电相关工作。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.07.049 总第 207 期 2020 年第7 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 207 No.7， 2020 1-1三维图1-2剖视图 1牵引部； 2销轴组件； 3截割部耳座内衬套； 4截割部； 5牵引部耳座内衬套 图 1截割部以及对应的牵引部联接结构示意图 F1截割部耳座内的衬套对销轴组件的作用力； F2 、 F 3牵引 部对销轴组件的作用力 图 2销轴组件平面受力简图 1 2 3 4 5 A A A-A F1 F2F3 机械分析与设计 2020 年第 7 期 衬套与销轴组件之间存在油膜， 从理想状态而言， 其 不会产生响动， 可是由于存在压力作用， 使得油被挤 出， 当滚筒质量越大， 那么相应的压力越大， 最终导 致油膜被挤出， 从而产生响动。 通过统计可以发现，出现异响的采煤机其滚筒 直径为 椎2 240 mm 或 椎2 500 mm，截深为 800 mm， 滚筒总宽在 870 mm 左右，并且滚筒质量与截割部 轴套与销轴接触表面位置所受的力呈现正相关。由 此可以看出此类设备容易产生磨损， 最终产生响动。 为此可以发现滚筒质量大是导致销轴与轴套之间发 生响动的原因。 1） 同轴度理论偏差分析。设置在截割部耳座内 的衬套与销轴之间的配合等级为 H7/f9， 其对应的最 小间隙为 0.043 mm。销轴组件中的锥套和销轴与截 割部耳座、 截割部耳座衬套、 牵引箱耳座、 牵引箱耳 座衬套的同轴度累计偏差可以达到 0.11 mm，该数 值大于截割部耳座内的衬套与销轴的同轴度，最小 间隙数值为 0.043 mm，相应的最大过盈数值为 0.067 mm。 由此可以看出， 截割部耳座衬套以及销轴 之间的初始值相对较小，而相应的理论同轴度相对 偏差较大， 从而导致出现异响。 2） 以某台采煤机为例子分析加工同轴度误差， 将牵引箱四个耳座对应的同轴度公差设为 0.02 mm。因为四个耳座之间的距离较大， 因此不能一次 性实现对刀， 而加工成四个耳座， 仅仅两次实现同侧 加工， 其中另一侧通过机床旋转实现加工， 机床在进 行旋转的过程中， 通常以加工好的一侧孔为定位孔， 进行对侧孔加工，从而使得销轴与截割部衬套之间 的局部应力超出， 最终出现异响。 在检测已经完成加 工的牵引箱耳座内孔发现，同轴度误差达到 椎0.10 mm， 远大于同轴度误差 椎0.02 mm， 由此可以看出加 工同轴度误差能够引发异响。各种同轴度误差都可 以引发销轴与设置在截割部耳座内的衬套出现过盈 配合，从而使得销轴和衬套之间出现较大的应力集 中， 由此将油膜挤出， 从而产生响动。 借助三维软件构建采煤机截割部模型图，由此 可以发现截割机的重心位置， 如图 3 所示。 通过分析 可以发现截割位置与油缸推移重心不在统一直线 上， 偏差为 30.4 mm。由此可以看出， 联接销轴承担 相应的偏载力，该力能够诱发截割部耳座衬套以及 对应的销轴之间的间隙被吃掉， 最终产生异响。 从理论上而言，销轴锥套与设置在牵引单元壳 体内的轴套相对静止。 可是在实际工作时， 发生相对 移动，初始运动并没有油膜，当两者发生相对运动 时， 将会产生移动。 与此同时导致销轴组件锥套与牵 引单元耳座轴套之间发生磨损。因此需要采用相应 的措施。 在安装销轴组件的锥套的过程中，对应的高强 度紧固螺栓必须达到设定的扭矩，这样才可以使得 锥套外涨，最终锥套与牵引单元壳体的轴套之间在 力的作用下实现紧贴， 产生较大的摩擦， 最终能够防 止相对转动。 由此可以看出， 紧固螺栓扭矩不足是产 生响动的原因。 3改进措施及效果 在对异响进行分析之后发现，设置在截割部耳 座内的衬套与销轴发生的响动来源于两者油膜被挤 出， 导致无润滑油产生的响动。 在对该结构进行分析 发现， 当使用固体填充的自润滑轴套时， 其可以有效 地克服轴套受较大压力被挤出，与此同时不需要注 油维护， 从而能够有效地解决润滑的问题。 设计的自 润滑轴套如图 4 所示。 在设计轴套的过程中，可以把轴套内径公差设 定为 E7。当润滑轴套以及相应的销轴配合完成之 后， 相应的公差范围为 0.128～0.268 mm。该范围 图 3截割部重心与油缸推移中心位置图 图 4自润滑轴套 30.4 mm 摇臂重心 油缸推移中心 椎150E7 0.125 0.085 霍云虎 采煤机截割部与牵引部铰接处转动异响分析113 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 大于 0.11 mm，由此可以看出该数值能够满足设计 需要。 该措施能够有效地保证截割部耳座以及牵引单 元耳座之间的同轴度合理，对牵引壳体耳座加工机 床进行替换，这样能够保证在一次对刀时加工四个 耳座， 从而能够有效地避免加工误差， 因此， 牵引单 元壳体同轴度误差能够达到设计需要。 依据采煤措施进行优化设计，两个采煤机都设 置有小 2 240 mm800 mm 大质量滚筒， 经过调试与 实践发现，在截割单位处于上下摆动的过程中并未 发生响动， 满足生产需要。 4结论 1） 对 920 系列采煤机轴承套公差进行改进能够 有效地改善铰接轴套润滑性能，能够有效地解决因 采煤机上下摆动而出现的响动问题，这样能够满足 生产需要。 2） 本设计对于采煤机摇臂初始重心与油缸推移 点不在同一条直线上的问题并未解决，这样当截割 部处于上升与下降状态时，需要承担一定的偏载扭 矩， 接下来将会对摇臂重心位置进行完善设计。 参考文献 [1]陈洪月， 王箐谕， 张坤， 等.基于虚拟激励法的采煤机截割部振 动响应分析[J].机械设计， 2019 （12） 33-35. 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On the one hand, the application of these measures can better ensure the safety of shearer production, on the other hand, it can further prolong the operation life of shearer. Key words cutting part; traction part; connection structure Application and Research of Combined Support Technology at the Intersection of Large Section Roadway Jia Yu （Shanxi Coal Import and Export Group Wanjiazhuang Coal Industry Co., Ltd., Linfen Shanxi 041000） Abstract In view of the factors such as serious deation, high stress concentration and influence on safety production of the surrounding rock at the crossing point of a large section roadway in a mine, and based on the relevant research results and the lithology characteristics of the surrounding rock in the mine, the supporting scheme in different areas is designed pertinently. Through the monitoring of the roof separation layer on site, it is shown that the supporting scheme has good economic and technical effects and has positive technical significance and application value. Key words large section roadway; intersection; combined support; combined anchor cable [7]姜玉连， 潘军， 贺永强， 等.大断面巷道交叉点缩面期间顶板控 制技术[J].采矿与安全工程学报， 2013， 30 （1） 19-22． [8]赵维生， 韩立军， 赵周能， 等.主应力对巷道交岔点围岩稳定性 影响研究[J].岩土力学， 2015， 36 （6） 1752-1760． [9]陈金宇， 吴建星.巷道交叉点三角煤柱应力及加固技术研究[J]. 煤炭技术， 2017， 36 （10） 64-66．（编辑 贾娟） （上接第 39 页） 114