多繩摩擦式提升機(jī)天輪裝置故障分析及修復(fù)方案

       天輪裝置是多繩摩擦式提升機(jī)的重要承力部件之一，其作用是支托提升機(jī)摩擦輪到提升容器之間的鋼絲繩，用來改變鋼絲繩的方向，即導(dǎo)向作用。近年來隨著煤炭資源的整合，礦井設(shè)備更新?lián)Q代，提升機(jī)的提升能力和規(guī)格也隨之增大。對(duì)大規(guī)格的提升機(jī)來說，如因使用中出現(xiàn)問題而重新采購一組天輪裝置，生產(chǎn)成本相當(dāng)高。所以在此列舉了天輪裝置使用過程中的常見故障，分析了故障原因，并給出了相應(yīng)的修復(fù)方案，以便降低客戶的生產(chǎn)成本。

天輪裝置結(jié)構(gòu)分析

      目前在用的多繩摩擦式提升機(jī)天輪裝置結(jié)構(gòu)有兩種，普通天輪裝置和新型天輪裝置。

       大部分天輪裝置為普通天輪結(jié)構(gòu)，主要由軸承座、兩端軸承、天輪軸、游動(dòng)輪、固定輪、軸瓦、襯墊和卡箍等組成，如圖1所示。其中，左端輪子為固定輪，與天輪軸靠平鍵聯(lián)接；右側(cè)3個(gè)輪子為游動(dòng)輪，游動(dòng)輪與天輪軸之間有軸瓦，軸瓦與游動(dòng)輪轂之間靠高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接；軸瓦內(nèi)部有儲(chǔ)油槽，通過潤(rùn)滑油脂來實(shí)現(xiàn)游動(dòng)輪與天輪軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)每根鋼繩的線速度不完全相同時(shí)，游動(dòng)輪與天輪軸之間可自由地相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，防止鋼絲繩與襯墊之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，避免襯墊過度磨損，起到保護(hù)鋼絲繩的作用。右側(cè)游動(dòng)輪的軸向定位通過安裝在天輪軸環(huán)形槽內(nèi)的兩半卡箍實(shí)現(xiàn)，為了保證各游動(dòng)輪之間的間隙合適 (一般為0.2～0.5 mm)，卡箍的厚度根據(jù)安裝實(shí)際情況進(jìn)行單配。該結(jié)構(gòu)的天輪裝置應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)成熟。

       新型天輪裝置在游動(dòng)輪與天輪軸之間采用滾動(dòng)軸承代替軸瓦，以減少使用過程中出現(xiàn)的問題，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該結(jié)構(gòu)中每個(gè)游動(dòng)輪的輪轂與軸之間各裝有2個(gè)滾動(dòng)軸承作為支撐，各軸承之間通過軸套進(jìn)行軸向定位。當(dāng)每根鋼繩的線速度不完全相同時(shí)，每個(gè)游動(dòng)輪與軸之間通過軸承可自由靈活地相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在每個(gè)游動(dòng)輪轂上留有注油孔，使?jié)櫥軌虬粗芷谧⑷胼S承內(nèi)，滿足潤(rùn)滑需要。此結(jié)構(gòu)的軸承選型受限，相關(guān)結(jié)構(gòu)件加工難度大，成本高。如果設(shè)計(jì)選型不當(dāng)，可能無法達(dá)到預(yù)期要求。

天輪常見問題及修復(fù)方案

問題一：游動(dòng)輪輪轂與軸瓦磨損

       天輪裝置游動(dòng)輪的輪轂、軸瓦磨損嚴(yán)重，其直接原因是軸瓦潤(rùn)滑不良。分析其他原因有：（1）用戶使用維護(hù)不當(dāng)，潤(rùn)滑油加注不及時(shí)，導(dǎo)致軸瓦潤(rùn)滑不良。（2）天輪裝置舊結(jié)構(gòu)軸瓦潤(rùn)滑油槽儲(chǔ)油量受限。

       在天輪裝置軸瓦潤(rùn)滑不良的情況下，天輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦與天輪軸之間潤(rùn)滑油膜形成受阻，兩者間由滑動(dòng)潤(rùn)滑變成了干摩擦，導(dǎo)致天輪產(chǎn)生異響；此時(shí)天輪軸與軸瓦之間因相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)形成的摩擦力由軸瓦與輪轂之間的固定螺栓承受，在長(zhǎng)時(shí)間的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行和沖擊下，固定螺栓會(huì)逐漸被剪斷。剪斷之后如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)而繼續(xù)使用，剪斷的螺釘會(huì)在游動(dòng)輪轂內(nèi)孔端面形成環(huán)形溝槽，也會(huì)導(dǎo)致天輪產(chǎn)生異響。同時(shí)游動(dòng)輪轂內(nèi)孔會(huì)因軸瓦與游動(dòng)輪轂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生磨損。

修復(fù)方案

       在對(duì)天輪裝置進(jìn)行修復(fù)時(shí)，先將拆卸下的游動(dòng)輪一端面向下放置在工作臺(tái)上，按輪轂孔找正中心，圓柱度允許公差 0.03 mm。按輪轂孔母線用表找正全長(zhǎng)，允許公差 0.03 mm。對(duì)3個(gè)游動(dòng)輪分別測(cè)量輪轂孔內(nèi)徑、輪轂厚度以及輪轂端面與內(nèi)孔的垂直度，檢查點(diǎn)不少于8個(gè)，并制表記錄。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，將3個(gè)游動(dòng)輪轂內(nèi)孔加工成統(tǒng)一尺寸及公差帶，輪轂端面根據(jù)溝槽深度，在不影響強(qiáng)度的條件下，車去小量；如果磨損嚴(yán)重，可堆焊后再進(jìn)行修復(fù)加工。此時(shí)銅瓦的內(nèi)外圈直徑及軸瓦臺(tái)階尺寸需要根據(jù)天輪軸和輪轂的終修復(fù)尺寸而定，以保證軸瓦的互換性。

問題二：天輪軸磨損與銹蝕

       天輪軸若有銹蝕、磨損、點(diǎn)坑等問題，其主要原因食由于天輪軸瓦潤(rùn)滑不良，油膜形成受阻，導(dǎo)致游動(dòng)輪軸瓦與天輪軸之間變成了硬接觸，磨損軸瓦和天輪軸，進(jìn)而出現(xiàn)異響。

修復(fù)方案

       針對(duì)此種問題修復(fù)時(shí)，先對(duì)天輪軸進(jìn)行探傷，檢測(cè)內(nèi)部是否存在缺陷。如果探傷不合格，建議直接更換天輪軸；如果探傷合格，則對(duì)天輪軸表面進(jìn)行除銹。除銹后，如果發(fā)現(xiàn)軸表面凸凹不平的缺陷，修復(fù)時(shí)首先檢查天輪軸各部尺寸及形位公差，分別制表并作記錄。固定輪輪轂與軸的間隙為0~ 0.15mm 時(shí)，建議采用刷鍍工藝修復(fù)；間隙大于 0.15 mm 且小于2.00mm 時(shí)，建議采用冷融工藝修復(fù)。如天輪軸需車削，車削之前，以天輪軸兩端外圓為基準(zhǔn)進(jìn)行找正，允許公差0.02mm。根據(jù)缺陷情況，游動(dòng)輪配合處的軸徑，在滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可以適當(dāng)減小，將游動(dòng)輪處軸徑加工為統(tǒng)一公差帶并達(dá)到相應(yīng)表面要求。由于軸徑發(fā)生變化，此時(shí)天輪軸瓦需要單配，并將軸瓦單配事項(xiàng)告知客戶。

       如果上述缺陷在天輪軸與軸承配合處，修復(fù)方案有多種可供選擇。

       （1）電刷鍍法，此工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，能夠滿足多種金屬鍍層材料需求，可根據(jù)不同材料，增大鍍層的硬度和耐磨性。刷鍍時(shí)工件溫度低，鍍層殘余應(yīng)力小，不會(huì)對(duì)基體造成二次破壞。此工藝適合磨損量小于0.2mm的情況，但對(duì)工件表面預(yù)處理要求高。

       （2）補(bǔ)焊修復(fù)法，此方法適用于磨損量1～2mm的情況。使用相應(yīng)焊條在軸頸磨損部位進(jìn)行堆焊，自然冷卻，不得強(qiáng)制冷卻。強(qiáng)制冷卻會(huì)增加補(bǔ)焊部位的硬度和應(yīng)力，給車削找正帶來困難。

       （3）脈沖冷焊法，采用耐磨的薄鋼皮包住軸頸磨損處，使用脈沖冷焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊，使軸頸尺寸達(dá)到相應(yīng)要求。該方法的優(yōu)點(diǎn)為處理時(shí)間短，費(fèi)用較低，不需再次車削。

問題三：軸承銹蝕

修復(fù)方案

       為了保證天輪裝置運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，建議用戶直接更換新軸承。

問題四：襯墊磨損嚴(yán)重過度

       天輪襯墊磨損一般出現(xiàn)兩種情況，襯墊磨損左右不對(duì)稱和襯墊深度方向磨損超限。分析其原因：襯墊左右磨損不對(duì)稱是因?yàn)樘燧喲b置與主軸裝置不對(duì)中所致；襯墊磨損嚴(yán)重直接原因是鋼絲繩與襯墊發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鋼絲繩打滑，輪緣偏擺較大也是原因之一。

修復(fù)方案

       出現(xiàn)襯墊磨損過度時(shí)，建議直接更換新的襯墊。磨損的襯墊在拆除時(shí)由于安裝貼合較緊，人工拆除較費(fèi)勁，此時(shí)可以直接車掉。在設(shè)計(jì)新的襯墊時(shí)，如果沒有輪緣圖紙，需要重新測(cè)量輪槽尺寸。在測(cè)量過程中，由于輪槽結(jié)構(gòu)的特殊性，常常導(dǎo)致測(cè)量誤差較大，此時(shí)可以根據(jù)測(cè)量的尺寸先做一對(duì)襯墊進(jìn)行試裝，根據(jù)試裝情況修改襯墊圖紙，以保證新的襯墊與輪槽貼合良好，在使用時(shí)襯墊不發(fā)生滑動(dòng)，滿足提升使用要求。

問題五：固定輪及游動(dòng)輪輪緣偏擺

       天輪裝置輪緣偏擺超差是常見問題。分析其原因，可能是天輪裝置在起吊安裝時(shí)沒有專業(yè)吊裝工具，直接起吊輪子導(dǎo)致輪緣變形，偏擺過大。

修復(fù)方案

       輪緣處偏擺過大，可采用高溫火槍進(jìn)行局部加熱矯正。此方法簡(jiǎn)單方便，可直接在井架上操作，但對(duì)工人技術(shù)要求很高。輪緣矯正后，直徑不大于3.0 m的天輪在單輪狀態(tài)，輪緣處偏擺量不應(yīng)大于2mm，組裝后輪緣處偏擺量不應(yīng)大于3mm，即為合格；直徑大于3.0 m的天輪在單輪狀態(tài)，輪緣處偏擺量不應(yīng)大于2.5mm，組裝后輪緣處偏擺量不應(yīng)大于3.5mm，即為合格。

問題六：輪輻銹蝕及焊縫開焊

       輪輻銹蝕嚴(yán)重及焊縫開焊也是天輪裝置修復(fù)中的常見問題，其原因是：天輪裝置露天安裝在幾十米高的井架上，長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬或雨淋，使用工況惡劣。

修復(fù)方案

       對(duì)銹蝕的固定輪、游動(dòng)輪進(jìn)行噴砂除銹，注意用鋼板保護(hù)輪轂內(nèi)孔及端面，避免二次傷害。如果用戶自行更換過天輪襯墊或襯板磨損較小無需更換時(shí)，需采取措施保護(hù)襯墊。噴砂除銹后，需對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，焊縫不達(dá)標(biāo)的要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊，直至滿足出廠要求。如果發(fā)現(xiàn)輪輻鋼板剩余厚度不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，需對(duì)輪輻進(jìn)行更換，銹蝕嚴(yán)重?zé)o法修復(fù)時(shí)，應(yīng)考慮更換整個(gè)輪輻。

       天輪提升系統(tǒng)是礦山的咽喉，安全可靠是首要的。我公司致力于礦山安全可靠性的研究，使得天輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完善，保證產(chǎn)品達(dá)到國(guó)家關(guān)于礦井安全規(guī)程的有關(guān)部門規(guī)定。 礦井提升機(jī)天輪是我公司的主導(dǎo)系列產(chǎn)品，可生產(chǎn)各種規(guī)格的多繩和單繩纏繞式的配套天輪，直徑達(dá)到5m。

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       我公司有完善的質(zhì)量保證體系和檢驗(yàn)手段，因此保證了產(chǎn)品的高質(zhì)量。公司的礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院數(shù)十名有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員從事天輪、提升機(jī)、齒輪傳動(dòng)、電氣研究，還有眾多專業(yè)試驗(yàn)室，具有產(chǎn)品開發(fā)的強(qiáng)大實(shí)力。

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