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采煤機(jī)破碎機(jī)行星機(jī)構(gòu)軸承固定螺栓斷裂分析

　　摘　要：通過對(duì)采煤機(jī)破碎機(jī)行星機(jī)構(gòu)軸承固定螺栓斷口面進(jìn)行分析，并結(jié)合相應(yīng)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(shí)提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而提高破碎機(jī)的承載能力，延長破碎機(jī)工作壽命，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減少維修次數(shù)，降低維修成本。
　　

　　關(guān)鍵詞：采煤機(jī)破碎機(jī)；螺栓；斷裂；改進(jìn)措施
　　

　　0　前言
　　

　　久益7LS06采煤機(jī)（如LWS579、LWS603等）的破碎機(jī)在投入生產(chǎn)不久，就發(fā)現(xiàn)破碎機(jī)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(shè)備升井后，對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行解體，打開破碎滾筒發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)盤處的浮動(dòng)機(jī)械密封已經(jīng)全部變形，磨損嚴(yán)重，失去密封作用。進(jìn)一步解體發(fā)現(xiàn)，減速機(jī)構(gòu)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(diào)整墊壓蓋（件號(hào)：100159254）的8-M12聯(lián)結(jié)螺栓（件號(hào)：00925441-1222）全部松動(dòng)，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(duì)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(kuò)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(jié)果是受力過大而導(dǎo)致斷裂。統(tǒng)計(jì)表明，螺栓的斷裂65%發(fā)生在緊固螺栓與設(shè)備的結(jié)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(jī)的滾筒截齒排列是螺旋形式，工作環(huán)境多變，震動(dòng)頻繁，受力復(fù)雜，既有徑向力，又有軸向力，且受力的大小不恒定，8個(gè)螺栓的軸向總拉力等于行星機(jī)構(gòu)的軸向設(shè)計(jì)總拉力，但由于設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況等原因，往往導(dǎo)致這8個(gè)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(jìn)方案

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

　　2.1增大螺栓截面提高抗拉強(qiáng)度

　　螺栓在工作中由于既承受預(yù)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(jī)構(gòu)中軸承固定螺栓，在不均載情況下單個(gè)螺栓承受拉力實(shí)際遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了外方原設(shè)計(jì)中單個(gè)M12的額定拉力，因此必須對(duì)M12的螺栓進(jìn)行改造，以增大螺栓的截面尺寸來提高螺栓的強(qiáng)度。但因行星機(jī)構(gòu)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(duì)配套的行星架（100159245）上的8-M12螺紋孔進(jìn)行底孔擴(kuò)孔。按M16標(biāo)準(zhǔn)螺紋孔要求，以原8-M12的各個(gè)螺紋孔定位，將M12的螺紋孔擴(kuò)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(diào)整墊8-M12螺栓過孔

　　同樣根據(jù)M16螺栓裝配需求，對(duì)配套軸承壓蓋（100159254）及三種調(diào)整墊上的8-M12螺栓過孔∮13.5和相應(yīng)沉孔∮30x7（深度）進(jìn)行擴(kuò)孔處理。即將軸承壓蓋（100159254）和相應(yīng)配套的三種調(diào)整墊的原有8-∮13.5對(duì)準(zhǔn)，裝夾在搖臂鉆的操作平臺(tái)上。裝夾時(shí)軸承壓蓋處于上面，且壓蓋的臺(tái)孔側(cè)處于上面，以便于下鉆定位和一次性對(duì)相應(yīng)沉孔的。加工。裝夾好后，以原有的8-∮13.5孔定位，將孔擴(kuò)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(tái)孔側(cè)與電機(jī)端的間隙H，然后將原有8-∮30x7（深度）臺(tái)孔，同樣以原中心定位擴(kuò)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(jī)端部不發(fā)生干涉，保證了裝配使用要求。

　　3　結(jié)論

　　破碎機(jī)經(jīng)過增大螺栓截面尺寸，提高螺栓的強(qiáng)度，以及對(duì)相應(yīng)裝配件的改造，使破碎機(jī)故障率明顯降低，螺栓斷裂而導(dǎo)致破碎機(jī)漏油的現(xiàn)象再未曾出現(xiàn)。大大地減少了破碎機(jī)的升井維修次數(shù)，減少了井下因頻繁拆裝破碎機(jī)造成的停機(jī)時(shí)間，降低了維修時(shí)配件的費(fèi)用消耗，礦井也反映改進(jìn)后的破碎機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。使用證明，M16的螺栓滿足強(qiáng)度要求。

　　JOY服務(wù)工程師了解到神東對(duì)破碎機(jī)改進(jìn)后的運(yùn)行效果，為了統(tǒng)一配件規(guī)格，從根本上解決破碎機(jī)M12螺栓斷裂的問題，將改進(jìn)成功后的圖紙發(fā)給JOY設(shè)計(jì)人員，從系統(tǒng)上對(duì)軸承壓蓋（100159254）、行星架（100159245）、螺栓（00925441-1222）及三種調(diào)整墊做了配套修改，對(duì)應(yīng)件號(hào)也做了修改。同時(shí)還分析了設(shè)計(jì)相同的低采高7LS2A采煤機(jī)的破碎機(jī)并做了合理的改造，以后定購的7LS06和7LS2A破碎機(jī)或以上幾種配件均為改進(jìn)后的尺寸。