摘要：帶式輸送機在使用過程中會遇到某些驅(qū)動減速機的高速軸斷軸的情況，給用戶的安全生產(chǎn)造成一定的影響。帶式輸送機減速機的高速軸斷軸將給煤礦安全生產(chǎn)造成一定影響。文章結(jié)合實際案例，分析了斷軸的內(nèi)外部因素，并提出了避免和減少減速機軸斷軸的方法和措施。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機；減速機；斷軸；高速軸；皮帶機 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH132 文章編號：1009-2374（2015）32-0145-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.078

帶式輸送機在使用過程時會遇到某些驅(qū)動減速機的高速軸斷軸的情況，給用戶的安全生產(chǎn)造成一定的影響。斷軸時通常發(fā)生在高速軸端，而輸出軸卻很少斷軸，而且大多是垂直軸布置的減速機。嚴重時會發(fā)生在幾條帶式輸送機上陸續(xù)斷軸或同一帶式輸送機上幾臺減速機陸續(xù)斷軸的現(xiàn)象，這種情況一般發(fā)生在所有斷軸的減速機是同一個供貨商的情況下。斷軸的斷裂處的茬口一般比較整齊，斷面一般垂直于軸的長度方向。在井下大功率的帶式輸送機上發(fā)生斷軸的情況較多。下面就斷軸的機理和處理方法做一簡要分析。

1 斷軸的外部因素

（1）所選減速機的承載能力不夠。帶式輸送機的驅(qū)動減速機選擇不當(dāng)，安全系數(shù)較小，當(dāng)帶式輸送機的實際使用功率超過減速機的承載能力后，在一定時間內(nèi)運行就可能會使驅(qū)動減速機的高速軸由于強度低而發(fā)生斷軸；（2）制動輪和聯(lián)軸器的動平衡不好。在電機軸和減速機軸之間通常安裝帶制動輪的液力偶合器或其他形式的聯(lián)軸器，當(dāng)制動輪和聯(lián)軸器的動平衡不好、偏心嚴重時會使聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較大的振動。當(dāng)振動載荷達到一定程度時，使減速機高速軸上產(chǎn)生較大應(yīng)力，從而發(fā)生斷裂；（3）安裝的同心度的偏差過大。在安裝高速端的液力偶合器和制動輪時，應(yīng)當(dāng)認真仔細地調(diào)整減速機軸和電機軸之間的同心度，包括高度方向和角偏差。如果偏差過大，在運行時會使減速器高速軸增加徑向載荷，加大軸上的彎矩，同時偶合器和制動輪產(chǎn)生過大的震動，長期運轉(zhuǎn)會發(fā)生斷軸現(xiàn)象；（4）減速機本身的固定程度導(dǎo)致高速軸斷軸。驅(qū)動裝置需要經(jīng)常檢查緊固件的緊固程度，通常由于振動等外在因素，導(dǎo)致驅(qū)動裝置連接件松動，如不及時緊固，也可能會發(fā)生斷軸。

2 斷軸的內(nèi)在因素

（1）減速機設(shè)計時軸斷裂處應(yīng)力過大。有些減速機軸直徑變化太大，結(jié)構(gòu)設(shè)計上不合理，存在較大應(yīng)力；（2）減速機高速軸處軸肩處過渡圓角較小，使應(yīng)力集中，嚴重時發(fā)生疲勞破壞；（3）減速機為垂直軸形式，第一級高速軸為傘齒輪軸，在傘齒輪支承軸承處過渡軸肩處出現(xiàn)較嚴重的應(yīng)力集中而發(fā)生疲勞破壞；（4）減速機為硬齒面減速機，減速機高速軸直徑較細，雖然計算強度時通過，但因為軸本身很細，同樣在軸直徑變化處應(yīng)力集中嚴重并發(fā)生疲勞破壞，而且聯(lián)軸器、制動器自身的重力，高速軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及安裝過程中的偏差而產(chǎn)生的附加徑向力相互疊加，比較集中地作用在懸臂較長、直徑較小的減速器高速軸上，當(dāng)其彎扭組合應(yīng)力超出軸自身設(shè)計的安全應(yīng)力許用范圍，必然造成斷軸；（5）高速軸的熱處理質(zhì)量不合格，硬度分布不均勻，存在較大組織應(yīng)力；（6）高速軸的材料選用不當(dāng)。

3 實際案例

2015年3月22日，某礦發(fā)生皮帶機減速機高速軸斷裂事故。該皮帶機設(shè)計長度1900m，實際鋪設(shè)1200m，巷道近似水平，采用平行布置的三套驅(qū)動裝置。電機功率3*450kW，額定轉(zhuǎn)速1480r/min。高速端采用1120TBW-500型的帶制動輪的蛇形彈簧聯(lián)軸器。采用進口品牌的減速機，布置形式為垂直軸形式，傳動比18，高速軸為錐齒輪軸，一端為圓錐齒輪，與二軸上的圓錐齒輪嚙全；另一端為帶鍵的光軸，與聯(lián)軸器連接。軸的材質(zhì)為18CrNiMo7-6，調(diào)質(zhì)處理。在使用近一個月之后，第二驅(qū)動減速機高速端發(fā)生斷軸。更換減速機四天之后，第一驅(qū)動減速機高速端又發(fā)生斷軸。兩次斷裂，均為高速軸在軸肩處橫向斷裂，斷口與軸線垂直，斷口基本呈一平面，大部分區(qū)域較為平坦，只在中間靠外一點有扭曲的痕跡。

經(jīng)了解，在第一次斷裂前兩天，曾發(fā)生聯(lián)軸器蛇簧斷裂的事故，只是礦方未加注意，同時，對一、三驅(qū)動的高速端檢查發(fā)現(xiàn)，兩斷軸的聯(lián)軸器均存在不對中的現(xiàn)象。平行偏差約1.5～2.0mm?，F(xiàn)場對第一、三驅(qū)動的高速端聯(lián)器做了調(diào)整，使其對中精度在允許范圍內(nèi)。

同時，該礦另一部同樣配置的皮帶機，在長度、坡度、輸送量、帶速、帶強、電機功率等方面均相同，但減速機為另一進口品牌。該機已使用一年時間，未發(fā)生質(zhì)量問題。而設(shè)計計算結(jié)果也表明，減速機額定功率、額定扭矩滿足要求。為弄清楚事故發(fā)生的真正原因，將兩件斷軸送到北京的權(quán)威機構(gòu)進行分析。通過對減速器高速軸進行材質(zhì)和機械性能檢測，發(fā)現(xiàn)高速軸材質(zhì)（18CrNiMo7-6）化學(xué)成分和拉伸力學(xué)性能基本滿足要求，金相組織為正常的回火索氏體。非金屬夾雜物含量不高，低倍組織均勻，未檢查到異常的材料缺陷，均符合相關(guān)材料標準要求。減速器高速軸為低應(yīng)力下的高周旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷裂，起裂源位于鍵槽的棱邊應(yīng)力集中處，起裂源區(qū)沒有異常的材料缺陷。減速器高速軸為傳遞扭矩的零件，正常情況下是不承受或只承受很小彎曲應(yīng)力作用，從疲勞斷口的形貌分析，高速軸受到了較大的彎曲應(yīng)力作用，表明運行過程中減速器沒有保持良好的對中。這一點從高速端蛇簧聯(lián)軸器斷裂和現(xiàn)場對聯(lián)軸器的調(diào)整也可看出。經(jīng)過對上述事故的金相分析和拉伸力學(xué)性能分析，判定如下：（1）高速軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷裂，彎曲應(yīng)力作用是軸發(fā)生疲勞斷裂的主要原因；（2）高速軸對中情況不好，使電機、減速機軸產(chǎn)生振動；（3）軸的材料或熱處理不存在問題。

4 避免和減少減速機軸斷軸的方法和措施

（1）減速機的選型應(yīng)有安全裕度。減速機應(yīng)有一定的安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)電機功率，按照減速機廠家提供的選型辦法對減速機的額定功率、額定輸出扭矩、熱容量等進行校核，滿足使用要求或咨詢減速機廠家。其額定功率一般應(yīng)不小于電機功率的1.5倍；（2）安裝和維修時注意調(diào)整電動機和減速機的同心度，使其達到常規(guī)的要求。電動機和減速機之間保持較高的同心度，能保證驅(qū)動裝置穩(wěn)定正常地運行。當(dāng)兩軸不同心時，電機與減速器之間的聯(lián)軸器或帶制動輪的聯(lián)軸器處會發(fā)出異常響聲，往往也伴有與電機轉(zhuǎn)動頻率相同的振動；（3）當(dāng)安裝空間允許時，盡量使用平行軸的減速機，而不使用垂直軸的減速機；（4）設(shè)法減少或控制液力偶合器和制動輪的不平衡力矩的大??；（5）做好日常檢查，對電機、減速器緊固螺栓經(jīng)常檢查，一旦發(fā)現(xiàn)松動，應(yīng)立即緊固。對高低速軸的聯(lián)軸器也應(yīng)經(jīng)常檢查，檢查其同軸度是否滿足要求。如不滿足，對高低方向的誤差可通過加減墊片的方法處理，對前后方向或端面不平行的誤差可通過調(diào)整電機、減速器四個角上的頂絲來處理。對減速器應(yīng)經(jīng)常檢查潤滑油位，一般應(yīng)在油位尺的上下刻度線中間。減速器高速軸由于轉(zhuǎn)速高，更應(yīng)有良好的潤滑。使用中也發(fā)生過因缺油造成高速軸或軸承損壞的情況。

通過上述方法基本上可以找到或解決帶式輸送機的驅(qū)動減速機高速軸的斷軸問題。在工作頻繁的皮帶運輸機系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)適當(dāng)配備必要的減速機備品備件，以便及時更換，以避免影響正常生產(chǎn)。

作者簡介：張東軍（1970-），男，河北趙縣人，陽泉煤業(yè)集團華越機械有限公司技術(shù)中心機制工程師，研究方向：帶式輸送機的設(shè)計與研發(fā)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）