楊 利，羅星星

(神華神東煤炭集團(tuán)公司 設(shè)備維修中心，陜西 神木 719315)

關(guān)鍵字：密封槽修復(fù)；端面修復(fù)；車削密封槽；鏈輪環(huán)

0 引言

綜采三機(jī)(大三機(jī))是井下綜采工作面核心設(shè)備，其中采煤機(jī)為破煤、裝煤設(shè)備；液壓支架為支護(hù)、推移設(shè)備；刮板輸送機(jī)為綜采工作面煤巖運(yùn)輸設(shè)備。刮板輸送機(jī)又細(xì)分為機(jī)頭部、機(jī)尾部及轉(zhuǎn)載部3部分(小三機(jī))，三機(jī)鏈輪環(huán)是運(yùn)輸設(shè)備的核心傳動(dòng)部件，將由減速機(jī)傳遞過來的動(dòng)力傳遞至鏈條，帶動(dòng)刮板實(shí)現(xiàn)煤巖運(yùn)輸。在動(dòng)力傳遞過程中，受井下粉塵、液體腐蝕、重載等惡劣環(huán)境的影響，鏈輪環(huán)極易受損失效，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅神東礦區(qū)每年因磨損失效需修復(fù)的鏈輪環(huán)就達(dá)200余件，修復(fù)價(jià)值超千萬元。因此，研究鏈輪環(huán)修復(fù)技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 鏈輪環(huán)修復(fù)技術(shù)

1.1 鏈輪環(huán)的失效形式

鏈輪環(huán)傳動(dòng)鏈上級(jí)為鏈輪軸，通過鍵連接傳遞動(dòng)力，傳動(dòng)鏈下級(jí)為刮板鏈，鏈窩與刮板鏈嚙合傳遞動(dòng)力，端面與軸承杯配合連接，如圖1所示。通過傳動(dòng)原理與實(shí)物分析。鏈輪環(huán)的主要失效形式可分為3類。①內(nèi)孔鍵槽與鍵磨損失效；②外圓鏈窩與鏈環(huán)接觸面磨損失效；③內(nèi)端面密封槽腐蝕、磨損失效。

1-鏈輪軸;2-齒輪轂;3-旋轉(zhuǎn)銷;4-鏈輪環(huán);5-軸承杯圖1 鏈輪結(jié)構(gòu)

針對(duì)鏈輪環(huán)主要失效形式，依據(jù)加工設(shè)備特性來制訂修復(fù)工藝。內(nèi)孔鍵槽磨損采用材料堆焊后插鍵槽的修復(fù)工藝；鏈窩磨損選用手工堆焊加鏜銑加工的修復(fù)工藝；內(nèi)端面密封槽磨損選用自動(dòng)焊接加車削加工的修復(fù)工藝。

1.2 鏈輪環(huán)內(nèi)端面密封槽修復(fù)難點(diǎn)

鏈輪環(huán)內(nèi)端面密封槽修復(fù)采用不銹鋼焊接，改善修復(fù)位置抗腐蝕性能，有效提高鏈輪環(huán)使用壽命。焊接前對(duì)磨損位置進(jìn)行打磨、清洗，去除油污及疲勞層，改善焊接性能。

內(nèi)端面車削是修復(fù)技術(shù)的重點(diǎn)工序，也是難點(diǎn)工序。主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：①外圓面為不規(guī)則齒形結(jié)構(gòu)，車削加工裝夾、找正困難；②修復(fù)位置加工精度要求高，尺寸公差僅為0.02 mm；③修復(fù)位置幾何形狀復(fù)雜，存在10°倒角1處，R5、R0.5圓弧角各1處；④加工過程中尺寸檢測(cè)困難，需間接保證尺寸；⑤工件笨重，吊裝、裝夾難度大。

1.3 鏈輪環(huán)內(nèi)端面密封槽修復(fù)現(xiàn)狀

神東煤炭集團(tuán)為國(guó)內(nèi)采煤設(shè)備自主修復(fù)技術(shù)較為領(lǐng)先的單位。目前，神東礦區(qū)磨損失效的鏈輪環(huán)主要由維修中心實(shí)施修復(fù)，對(duì)鏈窩修復(fù)及內(nèi)孔鍵槽的修復(fù)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，鏈輪環(huán)端面修復(fù)技術(shù)還在研究試驗(yàn)階段，國(guó)內(nèi)尚無其它企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)開展鏈輪環(huán)端面修復(fù)技術(shù)的研究。

2 鏈輪環(huán)內(nèi)端面密封槽車削修復(fù)

2.1 工件裝夾與找正

鏈輪環(huán)外圓面為不規(guī)則的齒形結(jié)構(gòu)，使用車床卡盤直接裝夾存在較大困難，該工件內(nèi)孔為花鍵結(jié)構(gòu)，由于外形尺寸大，自重大，加工位置又位于外端面，故亦無法使用內(nèi)爪與頂尖配合裝夾的方式，需研究制定一種較為安全可靠的工裝夾具。

研究發(fā)現(xiàn)鏈輪環(huán)兩側(cè)端面各有一沉臺(tái)孔，該沉臺(tái)孔在使用過程中有輕微銹蝕，外形較為完整，可用作工裝夾具的主要配合面。該沉臺(tái)孔與鏈輪環(huán)內(nèi)端面密封槽同軸，將此面作為裝夾面是較為理想的裝夾方案。鏈輪環(huán)夾具需設(shè)計(jì)制作一圓形裝夾工裝與壓板配合使用，將鏈輪環(huán)通過端面沉臺(tái)孔固定到裝夾工裝上，使用四爪卡盤進(jìn)行裝夾。

工裝夾具使用80 mm厚圓盤制作，圓盤外圓為四爪卡盤裝夾面，單側(cè)留有凸臺(tái)1處，凸臺(tái)外徑與鏈輪側(cè)面沉臺(tái)孔外徑基本尺寸相同，配合面選用間隙配合，凸臺(tái)高度略小于鏈輪環(huán)沉臺(tái)孔高度，使鏈輪端面與圓盤端面貼合，為保證裝夾定位精度，需保證裝夾工裝制造精度，其中凸臺(tái)外圓與工裝外圓的同軸度、表面粗糙度；圓盤端面表面粗糙度為重要工藝尺寸。工裝徑向?qū)ΨQ加工螺紋孔，用于固定螺紋拉桿，與壓板配合使用壓緊鏈輪環(huán)，如圖2所示。

圖2 鏈輪環(huán)工裝夾具

將鏈輪固定到裝夾工裝上，使用四爪卡盤夾持裝夾工裝外圓面，由于在工裝制作過程中保證了外圓與凸臺(tái)外圓的同軸度，在裝配過程中保證了凸臺(tái)外圓與鏈輪沉臺(tái)孔的同軸度，故保證了工裝外圓與工件內(nèi)孔的同軸度，使用四爪卡盤裝夾經(jīng)初步調(diào)整就能基本保證鏈輪環(huán)中心軸線與車床旋轉(zhuǎn)中心的同軸度。

工件找正精基準(zhǔn)可選用鏈輪環(huán)內(nèi)孔外側(cè)任意未磨損內(nèi)圓面，使用百分表讀數(shù)，通過調(diào)整四爪卡盤微調(diào)進(jìn)行找正。由于在前期工裝制作及裝夾過程中已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了定位職能，可有效縮減車床找正調(diào)整時(shí)間。

2.2 車削工藝

車削工藝步驟制定：鏈輪環(huán)內(nèi)端面密封槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既有10°錐孔1處，又有R5、R0.5圓弧角各1處，車削精度要求高，為保證加工精度，需確定科學(xué)合理的工藝路線。①車削圓弧角徑向尺寸，為保證后續(xù)加工精度，粗加工留0.4 mm左右余量，車削前需要提前計(jì)算軸向車削長(zhǎng)度，過長(zhǎng)則導(dǎo)致錐孔處余量不足，過短則增加精加工車削余量影響加工精度；②車削圓弧角處臺(tái)階端面，使端面平整，恢復(fù)至原尺寸；③車削R5、R0.5圓弧角，該位置與密封配合，為關(guān)鍵位置尺寸，加工過程中難以通過尺寸檢測(cè)控制加工尺寸，手工車削需要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚥襟E和操作者豐富的加工經(jīng)驗(yàn)來保證加工精度；④錐孔車削，該位置為過渡表面，車削過程不能破壞圓角外形尺寸，確保接刀良好，實(shí)現(xiàn)平整過渡。

刀具及切削3要素：車削刀具、車削3要素是保證實(shí)現(xiàn)預(yù)期工藝步驟及加工精度的關(guān)鍵。通過工藝路線及加工精度相關(guān)要求，結(jié)合車削設(shè)備及實(shí)踐加工經(jīng)驗(yàn)，選用科學(xué)合理的車削刀具和切削量是實(shí)現(xiàn)加工需求的基礎(chǔ)。根據(jù)車削材料，車削刀具選用高速鋼外圓車刀；圓弧倒角處選用成形的倒角刀來保證加工精度。因工件外形尺寸較大，自重較重；加工位置車削距離??；壓板裝夾后車削區(qū)空間小，不宜選用大的車削速度、進(jìn)給量及切削深度，宜選用低轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給量及小吃刀量。

2.3 檢測(cè)及結(jié)果評(píng)定

車削完成后去除毛刺、飛邊，尖角處用砂紙打磨，確保圓滑過渡，保障裝配過程中不傷密封。

由于車削位置尺寸難以用量具直接測(cè)量，首件修復(fù)工件使用了三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行了尺寸檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)各尺寸加工精度達(dá)到了加工要求。

大修部門對(duì)鏈輪環(huán)進(jìn)行了裝配，各裝配公差在裝配要求范圍內(nèi)，裝配后試運(yùn)轉(zhuǎn)，密封位置不漏油、無異響等異常狀況發(fā)生。

3 結(jié)論

(1)制定了鏈輪環(huán)端面密封槽車削修復(fù)裝夾方案并設(shè)計(jì)制作了工裝夾具，經(jīng)論證裝夾方案安全可靠，裝夾工裝省時(shí)省力，能實(shí)現(xiàn)預(yù)期裝夾找正效果。

(2)制定了車削修復(fù)工藝，選取了科學(xué)合理的車削刀具及車削3要素，加工精度達(dá)到了圖紙技術(shù)要求。

(3)通過三坐標(biāo)檢測(cè)及裝配試運(yùn)行，鏈輪環(huán)端面密封槽的修復(fù)達(dá)到了修復(fù)要求，設(shè)備在井下進(jìn)行了工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，工件使用壽命顯著增加。該修復(fù)技術(shù)目前在神東礦區(qū)鏈輪修復(fù)業(yè)務(wù)中已經(jīng)廣泛運(yùn)用，取得了良好的應(yīng)用效果，可在行業(yè)內(nèi)廣泛推廣，具有廣闊的使用價(jià)值和較高的經(jīng)濟(jì)效益。