提高采煤机外牵引轴承使用寿命策略研究

2017年12月

MECHANICALENGINEERING

机械工程与自动化 &

AUTOMATION

No. 6

Dec.

文章编号：1672-13(2017)06-0209-02

提高采煤机外牵引轴承使用寿命策略研究

高俊光

(太重煤机有限公司，山

西太原

030032)

摘要：针对现代化煤矿高效集约化开采对采煤机的高可靠性要求，通过对采煤机外牵引轴承的工作环境状 态、失效形式进行分析研究，从设计、制造、使用和维护方面提出改善措施，在实际应用中有效地提高了该 部件的可靠性和使用寿命。关键词：采煤机；轴承；使用寿命中图分类号：TH133. 3

文献标识码：

B

首先从接触表面以下最大正交切应力处产生，然后扩

展到表面形成剥落，如麻点状的称为点蚀或麻点剥落， 如图2所示；有时由于安装不当，轴承局部承载较大， 会促进疲劳点蚀早期发生。

2. 2 磨粒磨损

〇引言

采煤机是综合机械化采煤的主要设备之一，其可 靠性及开机率直接影响着煤矿生产的经济效益。外牵 引是采煤机的行走机构，其工况条件复杂、可靠性低。 本文通过工况环境分析、失效形式分析、优化结构等措 施，有效地提高外牵引轴承的使用寿命，从而保障整机 的稳定可靠。

1

外牵引的作用和工作原理

采煤机外牵引采用链轮与销排相啮合方式，实现 采煤机的牵引驱动和导向。其工作原理为：外牵引壳 体与机身连接紧固，牵引电机的动力经过牵引传动部 闭式齿轮箱进行减速，其输出轴内花键通过空心外花 键轴与外牵引的驱动轮相连接实现动力传递，通过驱 动轮带动链轮转动，实现链轮与销排的啮合。外牵引 结构示意图如图1所示。

外牵引为开式传动齿轮箱，其工况环境存在大量 的粉尘和水汽，特别是末级行走轮，链轮的旋转夹杂煤 泥。传统结构虽然在末级传动轴承处增加有密封装 置，但是恶劣的工况会使密封的寿命大大降低，使轴承 零件的摩擦面之间挤入外来颗粒或水汽，引起摩擦面 磨损或锈蚀，在轴承表面造成凿削式或犁沟式的擦伤， 如图3所示。

2.3 塑性变形或断裂

粉尘、水汽和煤泥等在外牵引箱体内持续的堆积， 导致轴承磨损加剧、润滑失效；严重时会出现锈蚀卡 死。在载荷和环境温度的作用下，轴承零件表面局部 塑性流动或整体变形，例如保持架翘曲、歪扭、兜孔拉 长或框形保持架变形、靠套等都会造成轴承的早期失 效。作为采煤机的行走机构，承受严重的冲击载荷， 经常发生轴承零件的锈蚀卡死及断裂现象，如图4 所示。

3

轴承寿命最大化的措施

由于滚动轴承的运动总是伴有微小滑动和载荷的 波动，滚珠避免不了与内外圈的接触，从而造成轴承组 件的磨损；良好的润滑可延缓磨损，但实际上不能完全 避免磨损。接触疲劳失效是轴承表面磨损及受到交变 应力的作用而产生的疲劳失效。初期的接触疲劳裂纹

收稿日期：2017-05-02;修订日期：2017-09-15

(1) 提高壳体与机身的定位精度，改善轴承的力状态，如图5所示。由于外牵引的连接方式及冲击 振动载荷，因此必须采取措施保证外牵引与机身的精 确、牢固定位。在外牵引壳体与机身连接处采用定位 销轴和螺栓紧固结构；为克服牵引传动箱与外牵引传 动连接的同轴度误差，对连接花键轴进行修形工艺；选 用大游隙、球面滚子轴承，可以承受较大的对准误差。

(2) 采用有效密封结构，防止煤尘和水汽的侵蚀针对恶劣的工况环境，对外牵引轴承组件必须采取有 效的密封防护结构，防止煤尘、水汽等非金属污物夹杂

作者简介：高俊光（1982-)，男，山西盂县人，高级工程师，本科，从事采煤机设计研究工作。

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机械工程与自动化2017年第6期

超限，引起轴承的磨粒磨损和锈蚀；保障煤尘和水汽不 能污染润滑油脂，避免油脂的变质和硬化。目前普遍 采用两种密封结构方式：①在轴承端盖上设置密封防 尘结构，如图6所示，采用唇形密封圈、格莱圈或毛毡

_ 圈等密封，其结构简单、价格便宜，但对密封面的加工

及润滑有要求；②采用装有嵌入式密封圈或防尘盖的 轴承，其结构简单、免维护，但价格成本增加30%以 上，不容易被市场接受。 -——-■.巧：、'

-,

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图

轴承外圈内滚道磨损

4

轴承内圈断裂

Hs

的承载能力，所以针对外牵引低速、重载、高污染等工 况条件，选用具有大承载能力和自动调心特性的球面 滚子轴承和cARB轴承。

(4)轴承的日常维护保养。针对采煤机外牵引轴 承的工况条件，推荐采用极压锂基润滑脂填满连续润 滑方式，有助于减少磨损、防腐蚀，以及防止水汽、粉尘 进入。为了保证连续润滑油脂能够顺利到达接触面并 带走杂质，要求润滑脂稠度等级不高于2号，同时应设置好排脂口。制足r格的営理机制，r格执仃换油、补 油周期制度，这对于保障润滑脂及轴承的清洁和寿命

非常重要。

另外，当采用带有密封圈或防尘盖的轴承时，由于 轴承中已经预装有润滑脂，除了特殊情况外，这些轴承 在结构上不适宜补充润滑脂。

4

结语

通过分析外牵引的工况状态和轴承的失效形式， 找出影响轴承使用寿命的因素，提出优化受力状态、保 障清洁和润滑、适应工况选型、日常维护保养措施等具 体策略，在公司近期的外牵引优化设计和产品开发中 得到充分应用。工程实践表明：采取以上措施后，轴承 的使用寿命大大提高，保障了外牵引的可靠性，提高了 煤矿生产效率。

参考文献：

图6

轴承端盖密封防尘结构

(3)轴承的选型。采煤机外牵引的齿轮和轴系设 计是轴承选型尺寸的决定性影响因素，当轴承的尺寸 空间一定时，滚子轴承一般比球面轴承具有更高的承 载能力，满滚子轴承比相应带保持架的轴承具有更高

[1] 李兴林，殷建军，谢盈忠，等.滚动轴承疲劳寿命及可靠性

强化试验技术现状及发展[J].现代零部件，2007(2):39-40.[2] 王振乾.电牵引滚筒式采煤机轴承失效分析[J].轴承

Improving Service Life of Independent Haulage Bearing of Shearer

GAO Jun-guang

(Taiyuan Heavy Coal Machinery Group Co. ?Ltd. ?Taiyuan 030032, China)

2014(12)：12-14.

[3] 姜永春.采掘机械的可靠性问题[J].煤炭技术，2006(6):

92-93.

Abstract： To meet the requirement of high relibility to coal winning machines in modernization coal mine? through research on the working environment and failure forms of the independent haulage bearings of shearer? some improvement measures about the de­sign? manufacturing? usage and maintenance of shearers are presented? to effectively improve the reliability and service life of the components.Key words： shearer； bearing； service life

(上接第

208页

）

Application of Ergonomics in Automobile Design

LU Xiao-ju

(Taiyuan Railway Machinery School, Taiyuan 030006, China)

Abstract： In vehicle ergonomics? the psychological and physiological characteristics of the human factor are taken as important pa­rameters of automotive design. Vehicle ergonomics is based on the optimization of the driver and passenger comfort? to get the best overall performance of the whole system.Keywords： ergonomics； automobile； design