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采煤機破碎機行星機構軸承固定螺栓斷裂分析

　　摘　要：通過對采煤機破碎機行星機構軸承固定螺栓斷口面進行分析，并結合相應螺栓的使用環(huán)境、受力情況及工作狀況，分析和探討其斷裂的原因，同時提出了相應的改進措施，從而提高破碎機的承載能力，延長破碎機工作壽命，保證設備穩(wěn)定運轉，減少維修次數(shù)，降低維修成本。
　　

　　關鍵詞：采煤機破碎機；螺栓；斷裂；改進措施
　　

　　0　前言
　　

　　久益7LS06采煤機（如LWS579、LWS603等）的破碎機在投入生產(chǎn)不久，就發(fā)現(xiàn)破碎機在短期的使用后，無法正常工作，檢查發(fā)現(xiàn)破碎滾筒處有漏油現(xiàn)象。設備升井后，對破碎機進行解體，打開破碎滾筒發(fā)現(xiàn)，驅動盤處的浮動機械密封已經(jīng)全部變形，磨損嚴重，失去密封作用。進一步解體發(fā)現(xiàn)，減速機構行星架的支撐軸承保持架扭曲變形，圓錐滾子全部散落，大部分已磨損破碎，軸承內(nèi)、外圈磨損破壞。拆開行星減速器后，緊固軸承調整墊壓蓋（件號：100159254）的8-M12聯(lián)結螺栓（件號：00925441-1222）全部松動，而且有近三分之一發(fā)生斷裂，失去緊固作用。綜合上述現(xiàn)象，分析漏油的真正原因是由于螺栓斷裂，軸承、密封破壞，產(chǎn)生了漏油。因此，有必要對螺栓斷裂的原因全面分析，采取有效措施，杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生。

　　1　斷口形貌及受力分析

　　1.1斷口形貌分析

　　現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)螺栓的斷裂形式主要是沿螺紋牙根部和頂部斷裂。螺栓斷口的宏觀形貌見圖1。圖1所示為沿螺紋牙根部斷裂，斷口由裂紋源、放射區(qū)、纖維區(qū)和剪切唇組成。裂紋源在距表面3-4mm的次表面中形成，然后呈放射狀向四周擴展，形成具有放射線特征放射區(qū)，放射區(qū)和螺栓軸線基本垂直，斷口比較平整。塑性變形痕跡較少，呈明顯的脆性拉伸斷裂；纖維區(qū)和剪切唇為最終瞬斷區(qū)，纖維區(qū)韌性撕裂痕跡明顯，分析結果是受力過大而導致斷裂。統(tǒng)計表明，螺栓的斷裂65%發(fā)生在緊固螺栓與設備的結合處的螺紋上。

 

　　1.2受力分析

　　螺栓是在短期內(nèi)斷裂，根據(jù)螺栓斷裂后的斷面分析，由于破碎機的滾筒截齒排列是螺旋形式，工作環(huán)境多變，震動頻繁，受力復雜，既有徑向力，又有軸向力，且受力的大小不恒定，8個螺栓的軸向總拉力等于行星機構的軸向設計總拉力，但由于設備實際運行狀況等原因，往往導致這8個螺栓處于不均載的狀態(tài)下，這樣就使部分螺栓因過載而被拉斷。

　　2　改進方案

　　破碎機行星架軸承壓蓋緊固螺栓與行星架結合面的螺紋處螺栓斷裂，主要是由于過載在其承受復雜變載荷作用下最終被拉斷的。改進方案如下。

　　2.1增大螺栓截面提高抗拉強度

　　螺栓在工作中由于既承受預緊力又受工作拉力，又有密封要求，且其工作載荷一直處于變化狀態(tài)，此行星機構中軸承固定螺栓，在不均載情況下單個螺栓承受拉力實際遠遠超出了外方原設計中單個M12的額定拉力，因此必須對M12的螺栓進行改造，以增大螺栓的截面尺寸來提高螺栓的強度。但因行星機構軸承固定壓蓋（100159254）及行星架（100159245）的外形尺寸受空間限止，直徑不能加大，于是在有限的許可范圍內(nèi)，將8-M12（00925441-1222）螺栓改為8-M16（00925441-1622）螺栓，長度不變。

　　2.2配套行星架上8-M12螺紋孔改造

　　根據(jù)裝配需求，對配套的行星架（100159245）上的8-M12螺紋孔進行底孔擴孔。按M16標準螺紋孔要求，以原8-M12的各個螺紋孔定位，將M12的螺紋孔擴為∮l4，并改制為M16。螺栓長度不變，故∮14的底孔長度及M16螺紋的有效長度不變。

　　2.3配套軸承壓蓋及調整墊8-M12螺栓過孔

　　同樣根據(jù)M16螺栓裝配需求，對配套軸承壓蓋（100159254）及三種調整墊上的8-M12螺栓過孔∮13.5和相應沉孔∮30x7（深度）進行擴孔處理。即將軸承壓蓋（100159254）和相應配套的三種調整墊的原有8-∮13.5對準，裝夾在搖臂鉆的操作平臺上。裝夾時軸承壓蓋處于上面，且壓蓋的臺孔側處于上面，以便于下鉆定位和一次性對相應沉孔的。加工。裝夾好后，以原有的8-∮13.5孔定位，將孔擴為8-∮17.5?？紤]緊固M16外六方螺栓所用套筒外徑的尺寸∮36，以及壓蓋臺孔側與電機端的間隙H，然后將原有8-∮30x7（深度）臺孔，同樣以原中心定位擴為8-∮38x7（深度），這樣M16外六方螺栓頭厚度（10mm）較M12外六方螺栓頭厚度（7.5mm）增厚的量2.5mm，正好小于已有間隙H，螺栓與電機端部不發(fā)生干涉，保證了裝配使用要求。

　　3　結論

　　破碎機經(jīng)過增大螺栓截面尺寸，提高螺栓的強度，以及對相應裝配件的改造，使破碎機故障率明顯降低，螺栓斷裂而導致破碎機漏油的現(xiàn)象再未曾出現(xiàn)。大大地減少了破碎機的升井維修次數(shù)，減少了井下因頻繁拆裝破碎機造成的停機時間，降低了維修時配件的費用消耗，礦井也反映改進后的破碎機運行平穩(wěn)。使用證明，M16的螺栓滿足強度要求。

　　JOY服務工程師了解到神東對破碎機改進后的運行效果，為了統(tǒng)一配件規(guī)格，從根本上解決破碎機M12螺栓斷裂的問題，將改進成功后的圖紙發(fā)給JOY設計人員，從系統(tǒng)上對軸承壓蓋（100159254）、行星架（100159245）、螺栓（00925441-1222）及三種調整墊做了配套修改，對應件號也做了修改。同時還分析了設計相同的低采高7LS2A采煤機的破碎機并做了合理的改造，以后定購的7LS06和7LS2A破碎機或以上幾種配件均為改進后的尺寸。