采煤机摇臂行星头损坏原因分析及改进研究.pdf

引言 由于模块采煤机的摇臂连续出现星头迷宫槽严 重磨损损坏、 浮动油封损坏、 大轴承质量不达标经常 性损坏等故障。主要星头若出现故障则可能导致煤 矿采集受到严重影响， 进而导致停产事故。 对出现问 题的星头进行分析检查，发现损坏的原因并对星头 进行了重新设计， 避免了此类事故的发生。 1造成摇臂行星头损坏的原因 根据调查发现， 行星头出现损坏的地方主要是 位于盖板上的迷宫槽严重磨损损坏，支撑摇臂的大 轴承严重损坏，油封垫圈断裂密封性受损，导致漏 油。采煤机摇臂行星头的结构如图 1 所示。 从损坏的零件来看，导致零件出现损坏现象的 主要原因是轴承稍大， 端盖无法将轴承覆盖， 而轴承 之间的间隙过大，无法调整垫片与端盖之间的安装 位置， 进而使星头的锥形轴承无法进行定位。在采煤 机进行切割工作时，由于滚筒的旋转会导致行星头 较大的反向切割力，同时也会对星头产生一个很大 的轴向力。安装执行轴承时没有进行定位， 轴承杯与 锥形轴承外侧径向的间隙过大，滚筒方榫产滚动产 生的力传导至行星架上， 然后星架会在径向上产生振 动， 星架的振动也进而导致了方桦的共振， 并且两个 零件会绕着轴承转动， 而安装在轴承杯上的端盖无法 振动， 进而导致星架上的迷宫槽全面接触磨损， 进而 导致损坏。 而大幅度的振动摆动旋转造成浮动油垫片 断裂， 无法保障密封性， 断裂的碎片也能导致轴承的 损坏。 从上述情况分析得知， 轴承缩在轴承杯下， 而调 整轴承于垫片之间的距离无法解决问题， 造成行星头 损坏。因此需要对行星头的尺寸进行计算[1]。 安装在采煤机摇臂壳体的轴承Ⅰ底部的大端面 轴向尺寸为 145 mm，上下偏差分别为 0.1 mm 与 0。 相应的安装在下面的大端面到内齿圈的距离为 28 mm， 上下偏差分别为 0 与 -0.1 mm。 经过公式计算可 以分别计算出 I 底部到内圈齿数的最大距离与最小 距离分别为 117.2 mm（1450.1-280.1117.2 mm） , 117 mm （148-28117 mm） ,内圈齿数轴向长度为 195 mm， 相应的上下偏差分别 0.072 mm 与 0。 轴承杯的内圈轴向长度为 130 mm， 相应的上下 偏差分别为 0 与 -0.16 mm，由公式计算可得出相应 的轴承杯上端面到轴承Ⅰ的最大与最小距离为 442.272 mm （117.2195.072130442.272 mm）与 441.81 mm （117195130-0.16441.84 mm） 。 由轴承的普通精度等级 （0 或 6） 确定轴承Ⅰ的 尺寸为 87 mm，相应的上下极限偏差分别为 0.35 mm 与 0.25 mm， 由轴承的普通精度等级 （0 或 6） 也 可以确定轴承Ⅱ的尺寸为 100 mm， 相应的上下极限 偏差分别为 0.4 mm 与 -0.4 mm。 轴承Ⅰ于Ⅱ距离为 255 mm， 相应的上下极限偏差分别为 0 mm 与 -0.081 mm， 从而计算出轴承Ⅰ下底面到轴承Ⅱ上端面的最 大与最小距离分别为 442.75 mm 与 441.269 mm， 由 于轴承上端面与轴承杯上端面在理论上是平整的， 所以可以取 442 mm 为其公差值。 采煤机摇臂行星头损坏原因分析及改进研究 郭晓明 （潞安集团常村煤矿， 山西长治046102） 摘要 为有效降低采煤机摇臂行星头的损坏概率， 分析了采煤机摇臂行星头损坏原因， 并针对这些原因提 出了采煤机摇臂行星头结构的改进方案。改进方案的实施， 使得采煤机行星头损坏频率显著降低， 更好地保 障了采煤机的安全稳定连续可靠运行。 关键词 采煤机行星头损坏原因结构改进措施 中图分类号 TD421.6文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 07-0108-02 收稿日期 2020-04-19 作者简介 郭晓明 （1984） ， 男， 本科， 毕业于东北大学采矿工程 专业， 助理工程师， 研究方向为煤矿开采技术。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.07.047 总第 207 期 2020 年第7 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 207 No.7， 2020 1轴承Ⅰ； 2行星架； 3壳体； 4内齿圈； 5轴承杯； 6轴承Ⅱ； 7端盖； 8方榫； 9浮动油封； 10调整垫 图 1摇臂行星头结构 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 机械分析与设计 2020 年第 7 期 通过计算得出各个工件的上下公差之后，可以 推断出第一壳体通过计算得出的尺寸最大值与轴 承计算得出的最小值相减 442.272-441.2691.003 mm,由计算的结果可以看出轴承上端面比轴承地面 低了 1.003 mm； 第二， 测量的壳体最小值与轴承测 量的最大值之差 441.84-442.75-0.91 mm，计算后 的结果为 -0.91 mm， 说明轴承杯上端面比轴承上端 面低 0.91 mm。 从上述计算的结果来说，每个零件的尺寸都在 合理的范围内， 但由于极限偏差过大， 造成煤壁侧支 撑轴的上端面距离轴承杯内侧 1.003 mm， 导致在机 器开工时各个零件严重磨损，因此造成了无法定位 与间隙过大， 从而导致了故障的发生[2-3]。 2摇臂行星头的改进方案 1） 改进端盖， 如图 2 所示， 可以加工一个深 3 mm 的凹槽于端盖与轴承杯之间，保证端盖与轴承 之间无间隙，为保障端盖与轴承杯在尺寸链极限公 差有间隙， 可以将端盖的长度减少 1.5 mm。 2） 如图 3 所示， 可以将加厚的调整垫安装在轴 承杯与端盖之间相应增加垫片的厚度，为节约成本 可以在安装时将轴承压紧，然后测量轴承杯端盖之 间的距离并适当调整。 3） 为到工作地点后能够及时调整轴承之间的距 离， 可以将端盖与垫片组合在一起， 避免在现场调 整不方便的问题， 进而引起端盖损坏、 漏油故障的 发生[4-5]。 3结语 通过上述方法对采煤机的摇臂星头进行改进， 可以有效避免无法定位而导致摇臂星头磨损损害故 障的发生， 提高了采煤的采集效率， 充分节约了采煤 机的生产制造成本。 通过改变垫片的安装位置， 有效 提高了采煤机的安装效率，有效减少了生产制造星 头的成本。 将调整垫安装在外部， 可以提高安装的效 率。 而为了减小间隙与提高安装效率， 将端盖和调整 垫有机组合起来， 满足了客户的要求。 对星头的结构 进行调整后有效避免了事故的发生。 参考文献 [1]盛永林.薄煤层采煤机截割部改进设计[J].煤矿机电， 2018 （2） 33-35. [2]郭亮， 高平， 陈恒.采煤机行星头 “抱死” 原因分析[J].煤矿机械， 2013 （2） 10-12. [3]李启山.基于模糊可靠理论的采煤机牵引机构传动可靠性分析 [J].机械管理开发， 2019 （8） 54-56. [4]张丽明， 景明.采煤机牵引电机磁极开关组合结构的研发及应 用[J].煤炭技术， 2019 （6） 22-24. [5]马嘉.采煤机摇臂的故障分析和检修方式[J].机电工程技术， 2019 （5） 77-79. （编辑 贾娟） Cause Analysis and Improvement of Rocker Head Damage of Shearer Guo Xiaoming （Changcun Coal Mine of Luan Group, Changzhi Shanxi 046102） Abstract In order to reduce the damage probability of shearer rocker arm star head effectively, the causes of shearer rocker arm star head damage are analyzed, and the structure of shearer rocker arm star head is improved for these reasons. The optimization measures made the damage frequency of shearer rocker arm star head reduced, and the safe, stable, continuous and reliable operation of shearer is better guaranteed. Key words shearer; star head; cause of damage; structure; improvement measures 2-1 改进前2-2 改进后 6866.5 3 图 2端盖改进前后对比 （单位 mm） 1轴承杯； 2调整垫； 3方榫 图 3改进后的行星头结构 1 2 3 调整垫位置 郭晓明 采煤机摇臂行星头损坏原因分析及改进研究109