李玉標(biāo) LI Yu-biao；楊瑞鋒 YANG Rui-feng；周海峰 ZHOU Hai-feng；李慶茹 LI Qing-ru

（三一重型裝備有限公司，沈陽 110027）

（Sany Heavy Equipment Co.，Ltd.，Shenyang 110027，China）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)對煤碳的需求擴(kuò)大，作為煤礦生產(chǎn)最為重要的設(shè)備之一，采煤機(jī)的發(fā)展直接影響著煤礦的產(chǎn)量及效率，而其關(guān)重零部件的失效又決定著采煤機(jī)的使用效率。

根據(jù)各采煤機(jī)使用過程中故障統(tǒng)計(jì)及客戶走訪，采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴故障率處在所有故障中的前列，而且進(jìn)下更換滑靴費(fèi)時(shí)費(fèi)力，給礦方帶來很大損失，客戶抱怨較大。所以本文以采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴為研究對象，從設(shè)計(jì)、制造等方面探究提升其質(zhì)量的方法。

1 現(xiàn)象描述

隨著各式橫向布置滾筒采煤機(jī)的發(fā)展，采煤機(jī)裝機(jī)功率越來越大，己高達(dá)3000kw。而采煤機(jī)設(shè)計(jì)仍然采用有缺點(diǎn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：即類比法設(shè)計(jì)[1]。加之煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場條件惡劣、多變導(dǎo)致采煤機(jī)在實(shí)際使用中經(jīng)常性地出現(xiàn)各種關(guān)重件的破壞、失效等問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采煤機(jī)重大質(zhì)量問題中，導(dǎo)向滑靴的質(zhì)量問題居首。而導(dǎo)向滑靴在井下更換裝配時(shí)特別費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易引起客戶抱怨及對產(chǎn)品品牌產(chǎn)生影響。

通過故障調(diào)查及統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)向滑靴經(jīng)常出現(xiàn)的失效形式包括：滑靴側(cè)壁斷裂，裂紋擴(kuò)散以及嚴(yán)重磨損，滑靴斷裂是最常見的非正常失效形式（故障照片如圖1-3所示）。

圖1

圖2

2 原因分析

針對采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴斷裂故障，對故障現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查與分析，同時(shí)對故障品及同批次在庫品進(jìn)行檢測，調(diào)查及檢測結(jié)果顯示：

①刮板機(jī)銷軌座的焊接或加工的制造偏差造成了采煤機(jī)銷軌輪與刮板機(jī)銷排的不正常嚙合，在運(yùn)行過程中不斷沖頂導(dǎo)向滑靴，從而使導(dǎo)向滑靴頻繁承受過大的載荷。

②對導(dǎo)向滑靴故障品進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示：硬度不符合要求（質(zhì)檢硬度約為190HBW，設(shè)計(jì)要求為280～320HBW），金相組織分析顯示鑄件沒有按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行熱處理。

③對同批次在庫導(dǎo)向滑靴進(jìn)行檢測及故障現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)果顯示：在庫滑靴組件槽口尺寸不符合圖紙要求（尺寸較設(shè)計(jì)尺寸偏小2～3mm），該尺寸影響滑靴與銷軌的配合間隙[2]，同時(shí)磁粉檢測報(bào)告顯示滑靴基體均存在表面裂紋，并超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

④導(dǎo)向滑靴槽口及關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)圓角R被忽略，加工過程中被處理掉，這導(dǎo)致滑靴受力時(shí)在該部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致斷裂。

因此調(diào)查認(rèn)為：采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴制造質(zhì)量不良、結(jié)構(gòu)性能不足及滑靴與銷排的配合間隙不合理是導(dǎo)致滑靴斷裂的主要原因。

圖3

3 改進(jìn)思考

根據(jù)故障調(diào)查結(jié)果，針對導(dǎo)向滑靴自身問題，筆者對以下幾方面提出一些思考建議。

3.1 關(guān)于機(jī)械性能：導(dǎo)向滑靴材質(zhì)為ZG35CrMnSi，原硬度要求為280-320HBW，該材料硬度達(dá)到此范圍內(nèi)時(shí)沖擊韌性一般在20-30J之間，沖擊韌性偏低，滑靴的抗沖擊性能低，使用過程中容易產(chǎn)生裂紋。

通過綜合考慮滑靴的性能要求，滑靴的硬度要求調(diào)整為240～280HBW，通過熱處理工藝調(diào)整，試制結(jié)果表明材料的沖擊韌性達(dá)40J以上，提升30%以上。

3.2 關(guān)于加工工藝：滑靴槽口的圓角（如圖4所示）必須保留，防止應(yīng)力集中，需在加工過程中加以注意。

3.3 關(guān)于耐磨板的焊接問題：

圖4

圖5

①焊前必須做預(yù)熱處理150℃～200℃，焊后去應(yīng)力。②取消圖5所示位置的焊接要求（即槽口R角位置的焊接），圖紙上其余位置的焊接要求保留。

如此要求可以避免在應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生焊接裂紋源，進(jìn)而提升零件質(zhì)量。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析，對導(dǎo)向滑靴的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)進(jìn)行改進(jìn)，試制導(dǎo)向滑靴的性能得到很大提升，通過在礦上的試驗(yàn)應(yīng)用顯示，使用壽命提高30%以上，導(dǎo)向滑靴的維修周期延長，提升了客戶的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]楊志軍，項(xiàng)志立.采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴失效的力學(xué)分析[J].機(jī)械與電子,2009（29）：499-500.

[2]劉春生，王旭東.采煤機(jī)牽引導(dǎo)向滑靴配合間隙設(shè)計(jì)[J].煤炭機(jī)械,2005（10）.

[3]中國煤炭教育協(xié)會(huì)職業(yè)教育教材編審委員會(huì).綜采采煤機(jī)使用與維修[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.