采煤机摇臂密封失效的分析与处理

1MG—200型采煤机是目前煤矿综采和普采工作面广泛使用的机型之一。生产过程中该机的主 要问题是截煤部固定减速箱温度过高，有时高达90℃以上。经过改进，截煤部加设了冷却器 ，但效果却不理想。根据我们大修1MG—200型采煤机的实践，发现摇臂支承处密封设计有缺 陷，密封失效是导致该机工作中截煤部固定减速箱温度过高的主要原因。〖JP〗 　　1　 密封失效的特征 图1为1MG—200型采煤机截煤部的一部分。为减少截煤部箱体高度尺寸，摇臂与箱体入口处 的 支承采用滑动轴承。由于摇臂修复加工难度大，为保护其不受磨损，在支承部位设一轴套， 用6条M12的螺栓与摇臂固定。摇臂调高过程中，摩擦力由轴套承受。轴套磨损后可以更换。 轴套与滑动轴承的径向间隙用386×3.1的O型圈（图中标号6，以下简称密封1）密封， 与摇 臂间的平面间隙用400×3.1的O型圈（图中标号5，以下简称密封2）密封。采煤机进厂大修 解体时，两密封圈严重损坏，有的已不存在。各间隙以及摇臂与箱体间的空间布满煤尘，6 条M12的螺栓全部切断。清理掉煤尘脏物后，轴套可在摇臂上和滑动轴承内自由转动。这些 现象说明密封圈不起作用，煤尘进入摇臂与箱体间的空间，并最终填满各间隙。轴套是靠加 注润滑脂润滑的，润滑脂注不到轴套与滑动轴承之间，轴套运动中实际处于干摩擦状态。轴 套所受的摩擦力传递给联结螺栓，螺栓承受反复摩擦力的剪切后断裂。因此，采煤机工作中 ，轴套处于浮动状态。轴套与摇臂和滑动轴承存在相对运动，三者均有不同程度的磨损。轴 套与摇臂属铸钢件，磨损尤为严重。根据实测结果，最大磨损量有的超过1mm。 　　图1　（略） 　　2 截煤部温升故障的分析 　　超差的磨损量会引起截煤部二轴与三轴的一对啮合齿轮（Z2、Z3）齿侧间隙减小，甚至 出现 挤压。因此，这对齿轮运动中承受了附加载荷，因此引起截煤部温度升高并带来很大的噪音 ，具体分析如下。 　　摇臂与固定减速箱的关系可简化为图2。摇臂与箱体间的间隙δ由两部分组成，一部分为各 相关零件尺寸公差引起的间隙δ1，另一部分为各相关零件的磨损量引起的间隙δ2，即 δ=δ1+δ2。 各相关零件的尺寸： 摇臂直径340 +0.057+0.021 轴套内径340+0.0890，　外径3800-0.05 滑动轴承内径380+0.0890，　外径420-0.068-0.165 箱体内孔直径4200-0.063 　　由尺寸公差引起的最大间隙 δ1=（0.165+0.089+0.05+0.089-0.021）/2=0.187mm 由磨损引起的最大间隙δ2如果按1mm计算，则δ=δ1+δ2=0.187+1=1.187mm 。 摇臂下端由3003148双列向心球面滚子轴承支承在箱体上。滚筒内侧截煤（采煤机向右运行 ）和调高油缸处于最大受力状态时，摇臂绕该轴承摆动，上端向左侧的摆动量为δ，下端三 轴的齿轮向右对应的摆动量用Δ表示（见图2），则 Δ=δh/L=1.187×141/409=0.41mm 式中：〖ZK(〗h—齿轮Z3顶端至轴承中心的距离； L—摇臂根部至轴承中心的距离。 　　图2　（略） 　　齿轮Z2、Z3正常啮合时的侧隙为0.4～0.64mm。根据计算，δ2＞1 mm时，齿 轮Z3向右的摆动 量Δ＞0.41 mm。因此，齿侧间隙变的很小，甚至出现侧隙小于零的现象。这时，相互啮合 的轮齿间无法形成润滑油膜，出现干摩擦。严重时，齿轮处于挤压状态运转。截煤部温度很 快升高，并伴有很大的噪音。例如，我厂为同煤集团马脊梁矿修理1MG—200型采煤机时，实 测Δ=0.7mm，对应δ2=2.03mm。试验时，将摇臂升至最高或降至最低，即调高油缸处于最 大 受力状态时，噪音高达100dB以上，齿轮完全处于挤压状态运转，箱体温度很快上升。后将 摇臂补焊加工，δ2变为零，温升和噪音随即消失。由此可见，超差的间隙δ是引起截煤 部 温升和噪音的主要原因。当滚筒外侧割煤时，摇臂向相反的方向摆动，齿侧间隙增加Δ，齿 轮承载能力相应降低。〖JP〗 　　3 　 密封失效原因及解决方法 　　在我院工厂大修的10多台1MG—200型采煤机中，每台采煤机的摇臂、轴套、滑动轴承的磨损 大致相同,〖JP2〗δ2=1～2mm。显然，磨损是由密封失效引起的。密封1失效的原因可能 是断面 尺寸小，弹性变形小，不足以抵挡煤尘的侵袭。另一种情况是装配时就已损坏。由于密封1 尺寸太大，在滑动轴承沟槽中保持不了固定状态，即使装配时使用密封胶，也不会使其均匀 地涨在沟槽内。因此，安装摇臂时O型圈很可能已经破坏。采煤机检修和大修时，这种情况 是存 在的。密封2也存在弹性变形小、装配不到位而影响密封的可能。当密封1失效后引起轴套磨 损，螺栓切断，轴套旋转时密封2自然就失效了。 　　解决密封1失效问题有三种方法。（1）将O型圈改装到轴套上（图3a）以保持固定形状，装 配时不会出现局部剪切；尺寸改为380×5.7，加大断面尺寸以增加密封圈的弹性变形。（2 ）密封1改为骨架油封安装于滑动轴承入口处（图3b）。5MG—200型采煤机即采用这种密封 形式。（3）采用浮动环密封（图3c）。这种结构滑动轴承改动较大，密封环成本也高，但 这是采煤机在恶劣环境中最有效的密封形式。对于密封2，可更换为400×5.7的O型圈，或改 为纸垫加密封胶的形式。固定轴套的螺栓应更换为M14的高强螺栓。 　　图3（略） 　　必须指出，1MG—200型采煤机出井检修时，要检查摇臂的磨损量，超差的应补焊加工。通常 ，生产单位不具备摇臂加工设备，往往不经修复就重复使用。我们大修过的十几台1MG—200 型采煤机，没有发现摇臂修复的痕迹。另外，采煤机日常维护时，滑动轴承要定期加注润滑 脂，以减少轴套磨损，提高截煤部工作性能和使用寿命。 信息来源于：中国煤炭