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走進(jìn)中實(shí)中實(shí)洛陽(yáng)機械工程科技有限公司（原中實(shí)洛陽(yáng)工程塑料有限公司）于2017年11月01日更名成立，注冊資金5000萬(wàn)元。專(zhuān)門(mén)從事摩擦襯墊的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以及礦山設備、配件的生產(chǎn)。
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技術(shù)實(shí)力是中國礦業(yè)大學(xué)礦山機械摩擦材料科研基地、教學(xué)實(shí)習基地，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地，是中國重型機械工業(yè)協(xié)會(huì )會(huì )員單位，是摩擦襯墊、塑料襯板等五項產(chǎn)品行業(yè)標準制定者。
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新聞資訊我公司擁有高水品的研發(fā)團隊和先進(jìn)的檢測設備，具有足夠的能力優(yōu)化已有的產(chǎn)品和研發(fā)新產(chǎn)品，產(chǎn)品系列化，結構多樣化，性能更加完善。
多繩摩擦式提升機天輪裝置故障分析及修復方案
發(fā)布時(shí)間：
2024-03-12
來(lái)源：
導讀：
天輪裝置是落地式多繩提升機重要組成部分，是影響整個(gè)提升系統安全、穩定運行的關(guān)鍵部件。由于其使用工況惡劣，在使用過(guò)程中會(huì )出現許多問(wèn)題，嚴重時(shí)影響礦井的生產(chǎn)運行。為降低天輪裝置因故障整體更換帶來(lái)的高額生產(chǎn)成本，筆者列舉了天輪裝置使用過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題，并分析其原因，給出相應的修復方案，對類(lèi)似天輪裝置的返廠(chǎng)修復具有指導意義。
天輪裝置是多繩摩擦式提升機的重要承力部件之一，其作用是支托提升機摩擦輪到提升容器之間的鋼絲繩，用來(lái)改變鋼絲繩的方向，即導向作用。近年來(lái)隨著(zhù)煤炭資源的整合，礦井設備更新?lián)Q代，提升機的提升能力和規格也隨之增大，如中信重工機械股份有限公司生產(chǎn)的 JKMD－6.2×4 型提升機，最大靜張力為1700kN，最大靜張力差為340 kN，1 組天輪裝置約重 82t。特別對大規格的提升機來(lái)說(shuō)，如因使用中出現問(wèn)題而重新采購 1 組天輪裝置，生產(chǎn)成本相當高。筆者結合以往天輪裝置修復實(shí)際案例，列舉了天輪裝置使用過(guò)程中的常見(jiàn)故障，分析故障原因，并給出了相應的修復方案，降低了用戶(hù)的生產(chǎn)成本，對類(lèi)似天輪裝置的返廠(chǎng)修復具有指導意義。
1 天輪裝置結構分析
目前在用的多繩摩擦式提升機天輪裝置結構有兩種，普通天輪裝置和新型天輪裝置。
大部分天輪裝置為普通天輪結構，主要由軸承座、兩端軸承、天輪軸、游動(dòng)輪、固定輪、軸瓦、襯墊和卡箍等組成，如圖1所示。其中，左端輪子為固定輪，與天輪軸靠平鍵聯(lián)接；右側 3 個(gè)輪子為游動(dòng)輪，游動(dòng)輪與天輪軸之間有軸瓦，軸瓦與游動(dòng)輪轂之間靠高強度螺栓聯(lián)接；軸瓦內部有儲油槽，通過(guò)潤滑油脂來(lái)實(shí)現游動(dòng)輪與天輪軸靈活轉動(dòng)。當每根鋼繩的線(xiàn)速度不完全相同時(shí)，游動(dòng)輪與天輪軸之間可自由地相對轉動(dòng)，防止鋼絲繩與襯墊之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，避免襯墊過(guò)度磨損，起到保護鋼絲繩的作用。最右側游動(dòng)輪的軸向定位通過(guò)安裝在天輪軸環(huán)形槽內的兩半卡箍實(shí)現，為了保證各游動(dòng)輪之間的間隙合適 (一般為0.2～0.5 mm)，卡箍的厚度根據安裝實(shí)際情況進(jìn)行單配。該結構的天輪裝置應用較為廣泛，技術(shù)成熟。
圖1 普通天輪裝置結構
- 軸承座 2. 主軸承 3. 鍵 4. 固定輪轂 5. 固定輪 6. 襯墊7. 游動(dòng)輪 8. 游動(dòng)輪轂 9. 軸瓦 10. 卡箍 11. 天輪軸
新型天輪裝置在游動(dòng)輪與天輪軸之間采用滾動(dòng)軸承代替軸瓦，以減少使用過(guò)程中出現的問(wèn)題，其結構如圖2所示。該結構中每個(gè)游動(dòng)輪的輪轂與軸之間各裝有 2 個(gè)滾動(dòng)軸承作為支撐，各軸承之間通過(guò)軸套進(jìn)行軸向定位。當每根鋼繩的線(xiàn)速度不完全相同時(shí)，每個(gè)游動(dòng)輪與軸之間通過(guò)軸承可自由靈活地相對轉動(dòng)。在每個(gè)游動(dòng)輪轂上留有注油孔，使潤滑脂能夠按周期注入軸承內，滿(mǎn)足潤滑需要。此結構的軸承選型受限，相關(guān)結構件加工難度大，成本高。如果設計選型不當，可能無(wú)法達到預期要求。
2 天輪裝置故障分析及修復方案
天輪裝置使用現場(chǎng)環(huán)境惡劣，加上使用不當、維護不及時(shí)等原因，導致返廠(chǎng)修復的天輪裝置在進(jìn)行拆解、檢測后，發(fā)現多數天輪存在的不是單一問(wèn)題。如山東能源淄礦集團唐口煤業(yè)主井JKMD-4×4 提升機φ4000×4 天輪裝置進(jìn)廠(chǎng)修復，拆解、檢測后，發(fā)現以下多種問(wèn)題。
圖2 新型天輪裝置結構
1. 軸承座 2. 主軸承 3. 鍵 4. 固定輪轂 5. 固定輪6. 襯墊 7. 游動(dòng)輪 8. 游動(dòng)輪轂 9. 軸套 10. 滾動(dòng)軸承11. 輪轂端蓋 12. 天輪軸
2.1 游動(dòng)輪輪轂與軸瓦磨損
2.1.1 故障分析
天輪裝置游動(dòng)輪 (見(jiàn)圖 3) 的輪轂、軸瓦磨損嚴重，其直接原因是軸瓦潤滑不良。分析其他原因有：① 用戶(hù)使用維護不當，潤滑油加注不及時(shí)，導致軸瓦潤滑不良；② 天輪裝置舊結構軸瓦潤滑油槽儲油量受限。
圖3 游動(dòng)輪結構示意
在天輪裝置軸瓦潤滑不良的情況下，天輪運轉時(shí)，軸瓦與天輪軸之間潤滑油膜形成受阻，兩者間由滑動(dòng)潤滑變成了干摩擦，導致天輪產(chǎn)生異響；此時(shí)天輪軸與軸瓦之間因相對運轉形成的摩擦力由軸瓦與輪轂之間的固定螺栓承受，在長(cháng)時(shí)間的正反轉運行和沖擊下，固定螺栓會(huì )逐漸被剪斷。剪斷之后如果未及時(shí)發(fā)現而繼續使用，剪斷的螺釘會(huì )在游動(dòng)輪轂內孔端面形成環(huán)形溝槽 (見(jiàn)圖 4)，也會(huì )導致天輪產(chǎn)生異響。同時(shí)游動(dòng)輪轂內孔會(huì )因軸瓦與游動(dòng)輪轂的相對運動(dòng)而產(chǎn)生磨損。
圖4 磨損的游動(dòng)輪轂
2.1.2 修復方案
在對天輪裝置進(jìn)行修復時(shí)，先將拆卸下的游動(dòng)輪一端面向下放置在工作臺上，按輪轂孔找正中心，圓柱度允許公差 0.03 mm。按輪轂孔母線(xiàn)用表找正全長(cháng)，允許公差 0.03 mm。對 3 個(gè)游動(dòng)輪分別測量輪轂孔內徑、輪轂厚度以及輪轂端面與內孔的垂直度，檢查點(diǎn)不少于 8 個(gè)，并制表記錄。根據檢測數據，將3 個(gè)游動(dòng)輪轂內孔加工成統一尺寸及公差帶，輪轂端面根據溝槽深度，在不影響強度的條件下，車(chē)去最小量；如果磨損嚴重，可堆焊后再進(jìn)行修復加工。此時(shí)銅瓦的內外圈直徑及軸瓦臺階尺寸需要根據天輪軸和輪轂的最終修復尺寸而定，以保證軸瓦的互換性。
在新軸瓦的設計過(guò)程中，為了改善潤滑效果，需對軸瓦結構進(jìn)行以下改進(jìn)：
(1) 增加固定螺釘的規格和數量，輪轂上對應的螺釘孔也相應增加 (見(jiàn)圖 5)；
圖5 新型軸瓦結構示意
(2) 舊軸瓦內部原有的螺旋油槽 (見(jiàn)圖 6) 改為縱向橫向相結合結構，同時(shí)加深油槽深度，較老結構軸瓦儲油量增加 5 倍以上；
圖6 原結構軸瓦示意
(3) 改進(jìn)軸瓦加工工藝，去掉原有兩瓣軸瓦之間的縫隙，避免天輪在正反方向運轉時(shí)對固定螺栓的沖擊。
使用新結構軸瓦修復后的天輪裝置，潤滑得到了顯著(zhù)改善，解決了天輪的異響問(wèn)題。山西三元煤業(yè)股份有限公司 φ 2800×4 天輪裝置修復、棗莊濱湖煤礦φ 2800×4 天輪裝置修復均采用此修復方案，受到了用戶(hù)的一致好評。
2.2 天輪軸磨損與銹蝕
2.2.1 故障分析
據用戶(hù)反饋，唐口煤業(yè)主井的天輪裝置使用中存在異響。在廠(chǎng)內拆掉游動(dòng)輪后，發(fā)現天輪軸上游動(dòng)輪配合處有銹蝕、磨損、點(diǎn)坑等問(wèn)題，并能清楚地看到天輪軸與游動(dòng)輪配合處的“分界線(xiàn)”，天輪軸結構如圖7 所示。分析原因發(fā)現，由于天輪軸瓦潤滑不良，油膜形成受阻，導致游動(dòng)輪軸瓦與天輪軸之間變成了硬接觸，磨損軸瓦和天輪軸，進(jìn)而出現異響。
圖7 天輪軸結構示意
2.2.2 修復方案
針對此種問(wèn)題修復時(shí)，先對天輪軸進(jìn)行探傷，檢測內部是否存在缺陷。如果探傷不合格，建議直接更換天輪軸；如果探傷合格，則對天輪軸表面進(jìn)行除銹。除銹后，如果發(fā)現軸表面凸凹不平的缺陷，修復時(shí)首先檢查天輪軸各部尺寸及形位公差，分別制表并作記錄。固定輪輪轂與軸的間隙為 0 ～ 0.15 mm 時(shí)，建議采用刷鍍工藝修復；間隙大于 0.15 mm 且小于 2.00 mm 時(shí)，建議采用冷融工藝修復。如天輪軸需車(chē)削，車(chē)削之前，以天輪軸兩端外圓為基準進(jìn)行找正，允許公差 0.02 mm。根據缺陷情況，游動(dòng)輪配合處的軸徑，在滿(mǎn)足強度要求時(shí)，可以適當減小，將 3 個(gè)游動(dòng)輪處軸徑加工為統一公差帶并達到相應表面要求。由于軸徑發(fā)生變化，此時(shí)天輪軸瓦需要單配，并將軸瓦單配事項告知用戶(hù)。
如果上述缺陷在天輪軸與軸承配合處，修復方案有多種可供選擇。
(1) 電刷鍍法 此工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，能夠滿(mǎn)足多種金屬鍍層材料需求，可根據不同材料，增大鍍層的硬度和耐磨性。刷鍍時(shí)工件溫度低，鍍層殘余應力小，不會(huì )對基體造成二次破壞。此工藝適合磨損量小于 0.2 mm 的情況，但對工件表面預處理要求高。
(2) 補焊修復法 此方法適用于磨損量 1 ～ 2 mm的情況。使用相應焊條在軸頸磨損部位進(jìn)行堆焊，自然冷卻，不得強制冷卻。強制冷卻會(huì )增加補焊部位的硬度和應力，給車(chē)削找正帶來(lái)困難。
(3) 脈沖冷焊法 采用耐磨的薄鋼皮包住軸頸磨損處，使用脈沖冷焊機進(jìn)行點(diǎn)焊，使軸頸尺寸達到相應要求。該方法的優(yōu)點(diǎn)為處理時(shí)間短，費用較低，不需再次車(chē)削；缺點(diǎn)為修磨后是一層很薄的附著(zhù)物，在與軸承熱裝時(shí)可能起皮，如果工藝不好，設備運轉時(shí)還可能“耍圈”。
以上各修復方案都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，在天輪軸的修復過(guò)程中均得到了廣泛應用，修復效果反饋良好，用戶(hù)可根據具體需要進(jìn)行選擇。
2.3 軸承銹蝕
2.3.1 故障分析
返廠(chǎng)修復的天輪裝置軸承座打開(kāi)后，發(fā)現內部多為脂水混合物，軸承內部銹蝕嚴重，如圖8所示。在正確使用、維護及時(shí)的情況下，軸承不應出現這種問(wèn)題，其原因是：軸承座端蓋密封年久老化，在露天雨水的沖擊下，雨水從失效的密封處進(jìn)入軸承座內部，使得軸承潤滑不良，在重載條件下造成軸承磨損銹蝕。
2.3.2 修復方案
為了保證天輪裝置運行的安全性及穩定性，建議用戶(hù)直接更換新軸承。
圖8 銹蝕軸承
2.4 襯墊磨損嚴重過(guò)度
2.4.1 故障分析
圖9 襯墊磨損示意
天輪裝置在返廠(chǎng)修復時(shí)，天輪襯墊磨損一般出現2 種情況 (見(jiàn)圖 9)，襯墊磨損左右不對稱(chēng)和襯墊深度方向磨損超限。分析其原因：襯墊左右磨損不對稱(chēng)是因為天輪裝置與主軸裝置不對中所致；襯墊磨損嚴重直接原因是鋼絲繩與襯墊發(fā)生了相對運動(dòng)，鋼絲繩打滑，輪緣偏擺較大也是原因之一。
2.4.2 修復方案
出現襯墊磨損過(guò)度時(shí)，直接更換新的襯墊。磨損的襯墊在拆除時(shí)由于安裝貼合較緊，人工拆除較費勁，此時(shí)可以直接車(chē)掉。在設計新的襯墊時(shí)，如果沒(méi)有輪緣圖紙，需要重新測量輪槽尺寸。在測量過(guò)程中，由于輪槽結構的特殊性，常常導致測量誤差較大，此時(shí)可以根據測量的尺寸先做一對襯墊進(jìn)行試裝，根據試裝情況修改襯墊圖紙，以保證新的襯墊與輪槽貼合良好，在使用時(shí)襯墊不發(fā)生滑動(dòng)，滿(mǎn)足提升使用要求。
2.5 固定輪及游動(dòng)輪輪緣偏擺
2.5.1 故障分析
返廠(chǎng)修復的天輪裝置，輪緣偏擺超差是常見(jiàn)問(wèn)題。分析其原因，可能是天輪裝置在起吊安裝時(shí)沒(méi)有專(zhuān)業(yè)吊裝工具，直接起吊輪子導致輪緣變形，偏擺過(guò)大。
2.5.2 修復方案
輪緣處偏擺過(guò)大，可采用高溫火槍進(jìn)行局部加熱矯正。此方法簡(jiǎn)單方便，可直接在井架上操作，但對工人技術(shù)要求很高。輪緣矯正后，直徑不大于 3.0 m的天輪在單輪狀態(tài)，輪緣處偏擺量不應大于 2 mm，組裝后輪緣處偏擺量不應大于 3 mm，即為合格；直徑大于 3.0 m 的天輪在單輪狀態(tài)，輪緣處偏擺量不應大于2.5 mm，組裝后輪緣處偏擺量不應大于 3.5 mm，即為合格。
無(wú)論是在井架之上還是在設備生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行矯正，此種方法均被廣泛應用，效果明顯。特別是在井架之上矯正時(shí)，可以利用檢修期間來(lái)完成，不影響正常生產(chǎn)，得到用戶(hù)好評。
2.6 輪輻銹蝕及焊縫開(kāi)焊
2.6.1 故障分析
輪輻銹蝕嚴重及焊縫開(kāi)焊也是天輪裝置修復中的常見(jiàn)問(wèn)題，其原因是：天輪裝置露天安裝在幾十米高的井架上，長(cháng)期風(fēng)吹日曬或雨淋，使用工況惡劣。
2.6.2 修復方案
對銹蝕的固定輪、游動(dòng)輪進(jìn)行噴砂除銹，注意用鋼板保護輪轂內孔及端面，避免二次傷害。如果用戶(hù)自行更換過(guò)天輪襯墊或襯板磨損較小無(wú)需更換時(shí)，需采取措施保護襯墊。噴砂除銹后，需對焊縫進(jìn)行檢測，焊縫不達標的要及時(shí)進(jìn)行補焊，直至滿(mǎn)足出廠(chǎng)要求。如果發(fā)現輪輻鋼板剩余厚度不能滿(mǎn)足強度要求時(shí)，需對輪輻進(jìn)行更換，銹蝕嚴重無(wú)法修復時(shí)，應考慮更換整個(gè)輪輻。
3 結語(yǔ)
列舉了對多繩摩擦式提升機天輪裝置返廠(chǎng)修復時(shí)出現的常見(jiàn)問(wèn)題，分析了形成原因，并給出了相應的修復方案及修復過(guò)程中注意的事項，對天輪裝置返廠(chǎng)修復具有一定的指導意義。以上修復方案已經(jīng)廣泛應用在天輪裝置修復實(shí)例中，延長(cháng)了天輪裝置的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，得到了用戶(hù)的一致好評。
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