刮板輸送機是輸送物料的礦山機械，它主要用在緩傾斜爆破采煤工作面等處輸送煤炭，在運輸過程中還可兼作采煤機軌道與機組配合工作，有時也用于地面選煤廠和地面生產(chǎn)系統(tǒng)。由于它機身矮，可彎曲，運輸能力大，結(jié)構(gòu)強度高，工作時安全性和經(jīng)濟性都較好等特點，至今仍被作為緩傾斜長壁式采煤工作面唯一的運輸設(shè)備。本文主要對SGB420/20( 30)型刮板機減速器第一軸的破壞原因進行分析并提出相應(yīng)的改進措施。
1、傳動部分破壞的原因
刮板輸送機主要是由傳動部分、中間部分、機尾部分等組成。在整臺機器中，減速器是一個關(guān)鍵部件，它擔負著傳遞動力、適時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的作用。一個結(jié)構(gòu)合理的減速器對保證機器正常工作、提高生產(chǎn)率、延長機器的使用壽命都會起到非常重要的作用。在我國常用的邊雙鏈型可彎曲刮板輸送機中所使用的減速器基本上都采用三級齒輪傳動減速器。SGB420/20(30)型刮板機的減速器結(jié)構(gòu)如圖1所示。
從圖1中可以看出減速器的第一軸是減速器的輸入軸，它是弧齒圓錐齒輪軸，在整個動力傳輸系統(tǒng)中與電機軸直接相連。所以第一軸在工作時的旋轉(zhuǎn)速度很高，在工作時會產(chǎn)生很高的工作溫度，傳遞的扭矩也很大，整個軸是在高溫、重載的工況下進行工作，這就要求第一軸在結(jié)構(gòu)上要設(shè)計合理，在安裝時也要求各零件安裝位置必須精確，否則在傳動時就會有很大的偏差，使整個傳輸過程中有較大的功率損失。刮板輸送機的輸送對象是爆破或綜合機采而塌下的煤塊，工作環(huán)境又是煤井下的采煤工作面，工作過程中常會遇到?jīng)_擊載荷和超負荷運行等情況。由于這些惡劣的工作條件，再加上自身結(jié)構(gòu)上的原因，所以第一軸中的軸弧齒圓錐齒輪在使用時，軸端的齒輪較易磨損，需要經(jīng)常更換。
2、SGB420j20(30)型減速器的結(jié)構(gòu)缺陷
本減速器中第一軸的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由軸弧圓錐齒輪1、調(diào)心滾子軸承2、軸套3、擋環(huán)5、向心推力球軸承6、螺母8等組成。在安裝時，將軸上擋環(huán)的凸沿安裝在上下箱體的缺口中，利用箱體和凸沿的左接觸面對向心推力球軸承起定位作用，并且在工作時還可利用箱體的凹槽來承受一定的軸向力。軸承采用的是反向并裝，雖然對軸的支承剛性較高，但是要靠軸套、擋環(huán)和螺母調(diào)節(jié)其軸承的間隙。這樣的結(jié)構(gòu)給減速器的生產(chǎn)和維護帶來不便。首先是在軸弧圓錐齒輪磨損后需要更換時，由于擋環(huán)的凸沿插在箱體內(nèi)使第一軸不易取出，所以在更換時必須打開箱蓋方可取出。這對于工作環(huán)境惡劣的狹小工作面來講是一件耗時費力的事。
另外，由于減速器的箱體材料多是Hrl250，而此軸又是在高速重載，沖擊載荷等條件繁重和復(fù)雜的場合下運行，工作時軸圓弧錐齒輪與調(diào)心滾子軸承上的齒輪在嚙合時就會產(chǎn)生較大的徑向力和軸向力，當徑向力和軸向力不大時，有調(diào)心滾-子軸承和向心推力球軸承承擔，對軸的位置進行調(diào)整使軸正常工作。但在徑向力的不斷作用下，在調(diào)心滾子軸承與箱體之間就會產(chǎn)生摩擦，由于調(diào)心滾子軸承的外圈材料優(yōu)于箱體材料，在詞心滾子軸承與箱體間就會產(chǎn)生間隙。由于間隙的存在，軸工作時就會產(chǎn)生偏移和擺動。軸沿徑向產(chǎn)生的偏移一般可由調(diào)心滾子軸承進行調(diào)整。但當箱體在沖擊載荷和重載的不斷作用下，箱體與軸承的接觸面處最終就產(chǎn)生壓潰失效，使間隙加大，此時詞心滾子軸承就會失去其調(diào)心作用，使軸在工作時以齒輪嚙合點為支點沿其徑向擺動，整個軸系部件在機座上就不會有準確的工作位置。另外，軸弧圓錐齒輪在工作時還會產(chǎn)生很大的軸向力，會使軸產(chǎn)生竄動。當正常工作時，此變形由軸系各零件進行調(diào)整。由于工作時經(jīng)常有沖擊載荷和重載等情況出現(xiàn)，再加上軸工作時徑向擺動，因此，當軸向徑向載荷增大到一定程度時就加快了調(diào)心滾子軸承本身的失效，使?jié)L動體與外圈的間隙增大，從圖2中可看出，該調(diào)心滾子軸承的外圈又無軸向定位裝置，所以當箱體壓潰后調(diào)心滾子軸承的外圈在工作時就會向箱體內(nèi)竄出，使外圈與軸弧圓錐齒輪產(chǎn)生碰撞影響傳動，產(chǎn)生很大的噪聲，再者由于工作時隨著軸向力的不斷增大，箱體上的凹槽左側(cè)面與擋環(huán)也會產(chǎn)生一定的磨損，使得整個軸在工作時的軸向位置發(fā)生改變，出現(xiàn)軸向竄動，使第一軸的軸端齒輪與第二軸的齒輪不能正常嚙合，影響到功率的傳遞。另外，箱體上的凹槽尺寸對第一軸部件的安裝位置起決定作用，在加工時尺寸的精度要求較高，這給加工也帶來了一定的困難。
根據(jù)在使用中暴露出的一些缺陷，用戶對減速器的結(jié)構(gòu)提出了改進要求：(1)在第一軸損壞后能簡單地進行換裝，而不需打開箱蓋；(2)通過其結(jié)構(gòu)上的改造來消除傳動中所暴露出的問題。
3、改進方案
針對上述要求和刮板機的使用工況，針對該結(jié)構(gòu)的減速器的第一軸部分進行了改進，對上述結(jié)構(gòu)的減速器就進行了以下的主要方面的改進(見圖3):首先，取消原結(jié)構(gòu)中的擋環(huán)，將該軸系的軸向位置設(shè)計成可調(diào)整，將整個軸系裝在軸承套中，用軸承套和向心推力球軸承對螺母進行左定位，而對第一軸在箱體上的軸向位置采用了螺母11和軸承蓋12來調(diào)節(jié)，擰動調(diào)整螺母11就可改變該軸系的位置。所以當該軸位置軸向在制造、安裝及使用過程中產(chǎn)生有少量移動時，可很方便地進行調(diào)節(jié)。再者，當?shù)谝惠S的軸端齒磨損時，拆下軸承蓋就很方便地將軸承套和整個軸系零件取出進行更換，而無需打開箱蓋，省時又省力；其次，由于調(diào)心滾子軸承與軸套（材料為45鋼）直接配合而不是與箱體直接接觸，所以，當?shù)凇S工作時不會發(fā)生以往的箱體磨損與壓潰現(xiàn)象，使得整個傳動精度提高，噪聲減少，有效地防止了改進前的一些不利情況的發(fā)生。再者對調(diào)心滾子軸承增加了定位，由于該系部件的旋轉(zhuǎn)精度較高，所以在軸的右支座上仍然采用并裝的一對向心推力軸承，將向心推力球軸承由原來的反裝改成了正裝，并在裝配前在二軸承的內(nèi)圈之間放一墊，在裝配時就用螺母來進行預(yù)緊使二軸承內(nèi)圈互相壓緊，讓滾動體與內(nèi)、外圈接觸處產(chǎn)生一定的初變形，以消除內(nèi)部的原始間隙，使得軸承組合的剛性和旋轉(zhuǎn)精度提高，軸承的壽命提高，減少軸的振動，使第一軸部件在作高速運轉(zhuǎn)時減少了振動，運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。另外，軸承間隙的調(diào)整主要靠外圈來完成，使得軸承在安裝和調(diào)整時都比較方便。
4、結(jié)束語
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)改造，使現(xiàn)場更換易損第一軸難的問題得以解決，給維護工作帶來了極大的方便，使得整個傳動工況得到進一步的改善和提高。實踐已證明此種改造是切實可行的。當然對于此結(jié)構(gòu)的改造各廠家在各個機型上都有所不同，但都是基于現(xiàn)場的需要和提高勞動生產(chǎn)率來進行的。
