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礦車輪對密封與潤滑分析及改進(jìn)

2013-06-21

陳虹微　王榮杰
（龍巖學(xué)院，福建　龍巖　364012）
　　摘　要：礦車是煤礦運(yùn)輸設(shè)備中數(shù)量Z多且維修量Z大的設(shè)備之一。而輪對是礦車上的Z重要部件，在礦車損壞中，輪對損壞占了很大比例。從礦車結(jié)構(gòu)和工況入手，分析了礦車輪對常見故障及原因，提出了維修改進(jìn)措施，并強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)礦車維修管理工作，以提高輪對的可靠性和使用壽命。
　　關(guān)鍵詞：礦車；輪對；密封；潤滑
　　礦車是煤礦運(yùn)輸設(shè)備中數(shù)量Z多、維修改造數(shù)量Z大的一種設(shè)備。而輪對是礦車上的Z重要部件，既是行走機(jī)構(gòu)，又是承載機(jī)構(gòu)。在礦車損壞中，輪對損壞又是Z嚴(yán)重的。本文作者走訪了福建省許多煤礦，發(fā)現(xiàn)由于輪對故障而引起礦車損壞的比例高達(dá)70%以上，其中由于密封和潤滑引起的故障又是礦車輪對損壞的重要因素。因此，對礦車輪的密封和潤滑進(jìn)行改進(jìn)，加強(qiáng)礦車維修管理工作，提高輪對的可靠性和使用壽命，降低生產(chǎn)成本，對煤礦生產(chǎn)具有重要意義。
　　1　礦車輪對結(jié)構(gòu)和工況條件
　　1.1 礦車輪對結(jié)構(gòu)和受力情況
　　礦車輪對主要由車輪、軸、軸承、密封材料等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。礦車在行駛過程中，特別是在彎道運(yùn)行中，除重力、摩擦力，還有離心力，受力情況如圖2所示。摩擦力會加劇車輪的磨損，離心力會使礦車掉道翻車。

　　1.2 工況條件
　　（1）礦車在煤礦井下的Z高運(yùn)行速度一般為15km/h，車輪的線速度為4～5m/s，車輪的轉(zhuǎn)速為120～350r/min。
　?。?）1t礦車在二個輪對上的Z大載荷（含自重）不超過29.4kN。車輪對在運(yùn)行和卸載過程中常要承受強(qiáng)大的沖擊負(fù)荷。
　　（3）礦車輪對經(jīng)常在含有酸、堿成分的煤泥水中行走。
　?。?）礦車輪對經(jīng)常在平整度和軌道超標(biāo)的軌道上行駛。
　　1.3 礦車輪對失效形式
　　由于輪對的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，加上礦車輪對設(shè)計(jì)上的缺陷、管理不當(dāng)，輪對的使用壽命較短。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，輪對在井下一般使用6個月就需大修，更換密封件和軸承。實(shí)際上，礦車輪對在井下所承受的工作負(fù)荷和運(yùn)行速度并不高，礦車輪對的失效形式通常不是因軸承疲勞損壞而引起的，其主要失效形式表現(xiàn)為密封失效。當(dāng)帶有酸、堿成分的煤泥水通過密封件的間隙進(jìn)入軸承滾道內(nèi)時，引起鋼球被煤泥堵塞，軸承劇烈磨損，卡死而失效，進(jìn)而導(dǎo)致整個輪對的破壞。
　　2　礦車輪對磨損和軸承損壞的原因
　　礦車輪對密封結(jié)構(gòu)的主要作用是防水、防塵、防潤滑脂泄漏，保證軸承正常工作。如果輪對密封不好或損壞，水塵易進(jìn)入，造成潤滑脂皂化或流失，尤其是讓煤泥水進(jìn)入軸承內(nèi)，滾動體、內(nèi)外圈、保持架極易發(fā)生磨損，導(dǎo)致軸承滾動體、內(nèi)外圈大面積銹蝕，使軸承壽命縮短，過早報廢。
　　輪對的潤滑主要是潤滑軸承和橡膠唇口，降低摩擦因數(shù)，還起防水和防塵的作用。潤滑不良會使傳動效率下降。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在潤滑不好的條件下，礦車輪傳動時將發(fā)生隱性堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使礦車輪發(fā)生的滑動摩擦增多，造成礦車輪磨損加劇。
　　因此，密封和潤滑不良是造成礦車輪對磨損和軸承損壞的重要原因。
　　3　改進(jìn)措施
　　3.1 密封改進(jìn)
　　目前，福建省使用的各種老式礦車，其輪對密封多采用迷宮式加羊毛氈結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。車輪上的密封槽與內(nèi)蓋組成曲路迷宮密封，嵌入密封槽中的毛氈構(gòu)成接觸式氈圈密封。由于迷宮密封曲路很短，它不能有效地防止水的浸入和潤滑油脂的泄漏，同時，羊毛氈易壓縮磨損，煤粉易浸入，加劇車輪的磨損。改進(jìn)后的密封采用M形密封件。結(jié)構(gòu)如圖4所示。M形密封件為組合式密封，具有二道唇口密封和二道油脂密封，在主唇口內(nèi)側(cè)裝有彈簧，不僅可以增大密封壓力，使之與軸頸之間保持嚴(yán)密的接觸，并能自動補(bǔ)償唇口磨損出現(xiàn)的間隙，起到“自緊作用”。主副唇口外翻，能有效地阻止水和煤泥的浸入，具有優(yōu)良的防塵、防水能力。另外，與M形密封圈密封面配合的軸頸表面經(jīng)硬化處理，減少了密封圈磨損，提高了密封圈的使用壽命。
　　3.2 潤滑改進(jìn)
　　過去礦上普遍使用的是鈣基潤滑脂，其機(jī)械安定性、抗水性、耐低溫性均很差，遇水易皂化，變質(zhì)結(jié)塊，不但不能起潤滑作用，反而起阻塞和磨損作用。應(yīng)改選用鋰基潤滑脂。礦用Ⅱ號鋰基潤滑脂具有良好的機(jī)械安定性和抗水性，遇水不易皂化，不易流失，滴點(diǎn)高于175℃，能在20～120℃的環(huán)境下使用。
　　采取此方法，密封壽命提高3倍以上，輪對常見故障明顯下降，掉道次數(shù)減少50%以上，可以確保95%的礦車正常運(yùn)行，同時礦車完好率提高，檢修人員減少，并且節(jié)約了材料費(fèi)用支出，降低運(yùn)輸事故，礦車使用年限延長。此種方式在福建省永安加福等礦嘗試，取得了較好的效果，目前正在全省推廣。
　　參考文獻(xiàn)：
　　【1】張?zhí)煲?等.煤礦用新型礦車輪對[J].煤礦機(jī)械,2000(6).
　　【2】何玉忠,等.新型1T礦車輪對的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及推廣應(yīng)用 [J].煤礦機(jī)械,1999(5).
來源：《潤滑與密封》2006年6月