采煤机摇臂铰接轴改造设计分析

摘要 开滦钱家营矿业分公司引进的各型采煤机，摇臂与机身牵引部联接结构部分的铰接轴，购进时均采用双头锥形轴，在实际生产运用中发现，经常出现摇臂与牵引部连接的铰接轴抱死，影响摇臂正常升降同时造成拆卸困难的问题。根据实际情况，我们从设计与使用两个方面进行分析研究，提出对该结构的改进设计方案，并予以实施，取得良好效果。

关键词 采煤机；摇臂铰接轴；改进方案；总结

中图分类号TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0116-01

0引言

开滦钱家营矿业分公司从2000年开始引进交流变频电牵引采煤机，先后共引进MG200/500-AWD型六台、MG-400/930型一台、MGTY300/710-1.1D型五台、MGTY650/1605型两台、MG2×125/580-WD型一台，以适应现代化矿井生产需要。各型机组左右摇臂减速器的升降结构，均为左右摇臂减速器壳体与机身牵引部机壳铰接，左右摇臂的小支臂与左右调高油缸铰接，通过油缸实现摇臂的回转升降。生产检修过程中，经常出现摇臂与牵引部连接的铰接轴杯磨损后，又将轴抱死，而影响摇臂正常升降以及拆卸困难问题。此问题直接影响机组正常运行，给检修、运输、维护都造成障碍。于是对各型机组的铰接轴陆续进行改造，使该部位结构安全可靠且便于安装检修。

1 故障分析

1.1原铰接结构概述

各型机组左右摇臂减速器壳体与机身牵引部机壳铰接结构在出厂时均相同。本文仅以MG200/500-AWD型采煤机为例进行阐述。原铰接结构装配如图示：铰接轴结构由锥套1、轴杯2、轴套3、双锥形铰接轴4组成。轴杯2及轴套3材质为黄铜，锥套1与双锥形铰接轴4由三条M16×45的内六方螺栓联接，构成旋转铰接机构。此结构黄铜轴杯2与轴套3容易磨损，铰接轴设计成双锥的优点是轴易拆卸且不易窜动损坏。

改造前铰接结构装配示意图

1.2故障分析

在本故障现象中，黄铜套呈明显磨损严重变形，由于黄铜具有较好的塑性与流动性，与铰接轴接触表面磨擦有擦伤和撕脱现象。锥套锁死铰接轴不能起旋转作用，且拆卸困难。双锥轴及锥形销的设计优点根本能体现出来。在运动副中，磨损是不可避免的，磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面的形状。摩损速度稳定、缓慢，零件就能保持一定的寿命，在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值时，就认为正常磨损。出现剧烈磨损时，运动副的间隙增大或变形，能使机械的精度丧失，功能减退。

由事故的表面现象分析：该铰接故障应属典型的粘着磨损（胶合磨损）。所谓粘着磨损，即加工后的零件表面总有一定的粗糙度，摩擦表面受载时，实际上只有部分峰顶接触，接触处压强很高，能使材料产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨损，所谓的材料转移是指接触表面擦伤和撕脱，严重时表面能相互咬死。该故障正是由于设计的结构与选材不适应井下采煤条件，而出现锥套与铰接轴报死，旋转作用受阻同时造成铰接轴拆卸困难。

1.3故障带来的不利影响

此故障发生后，摇臂不能正常回转升降，而井下工作面对其维修的方法有限，只能运回井上维修，直接影响井下出煤生产。由于采煤机组本身体积比较大，摇臂与牵引部本应分解运输，但因此故障的出现只能连体运输。因此，从拆卸到运输又出现很多的不利安全生产的隐患，增添了许多不必要的麻烦。上井后修理也存在拆卸困难的问题，需先处理轴套后，再对铰接轴进行拆卸，只能做破坏型处理，从工时利用及材料的投入上，都无形中增加了检修成本。

2 结构改进

从生产经验总结简单的变换锥套的材质，不能完全解决问题，还会出现轴及轴杯孔易损问题。综合分析后，决定对整个铰接装配结构进行改造设计。从实际工作环境条件出发，为采煤机设计“门栓式”铰接轴结构，避免出现铰接轴套抱轴锁死现象的发生，同时克服轴及轴杯孔易损问题和拆卸中遇到的困难，方便拆装并减少检修的各种投入。

2.1具体改进方法

将原结构重新选材设计装配尺寸，改造后原来铰接结构的双锥形铰接轴4设计为直轴，配相应的轴杯。两个轴杯1及轴套2的材质选用40Cｒ普通低质合金结构钢，增强其耐磨性及强度。内径尺寸均设计为Ф120mm。将该铰接轴设计为两部分，由带挡边儿的联接轴盖组成，靠三条M16的螺栓联接，其有效配合长度大于装配位总长5mm，联接轴盖起连接与定位作用，轴就可以沿其轴向串动，形成“门栓式”铰接轴结构。各轴杯与轴的装配选用间隙配合，公差为Ф120H7/h7，要求各部件加工保证精度，以减少不必要的摩擦力。

3结论

现用各型采煤机均采用“门栓式”铰接轴结构，通过多年的实践证明，该结构很适用于开滦钱家营矿业公司井下生产的实际条件。

2006年公司新引进的MG200/500-AWD、930采煤机的摇臂铰接结构均采用该形式结构。2007年由单位向各煤机厂正式提出对采煤机铰接轴部位的改进要求。厂方认为检修车间经实践总结出的建议和要求很有实用性，为生产厂家更合理的设计产品提供了有利而必要的参考。

参考文献

[1]杨瑞锋，臧怀庆，成文广.采煤机摇臂力学分析与结构优化[J].煤矿机电，2008(4).

[2]武维承，孟瑞荫.采煤机侧置式摇臂的分析研究[J].太原理工大学学报，2002(5).