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采煤机滚筒轴承的方案比较
来源:www.sxszjx.com 发布时间:2021年01月11日
陕西采煤机配件采煤机滚筒轴承的方案比较

采煤机是综采成套装备的主要设备之一 。采煤机是从截煤机发展演变而来。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失。采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性,达到高产量、高效率、低消耗的目的。在长壁采煤工作面,以工作机构把煤从煤层上破落下来(割煤) 并装入工作面输送机(装煤)的采煤机械。采煤机按调定的牵引速度行走(牵引),使割煤和装煤工序能够连续不断地进行。

滚筒采煤机是以装有截割刀具并绕水平轴线旋转的截割滚筒为工作机构的采煤机。滚筒采煤机工作时,滚筒随机体沿煤壁移动,截割刀具在机器牵引力作用下切入煤体,利用滚筒旋转产生的转矩,将煤从煤体上破落下来。螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。滚筒转动时,截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽,使沟槽之间的煤体破落,通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。

采煤机滚筒轴即行星减速器低速级的行星架,其作用是通过行星轮减速器将扭矩增大,从摇臂将截割动力传递给滚筒。采煤机滚筒传动件和行星减速器的故障,特别是滚动轴承的故障时有发生,而后一级行星架的主轴承,更是直接承载了割煤过程中的主要载荷,其结构和性能,直接决定了综采工作面能否稳定运行。现以两种典型的轴承方案,即调心滚子轴承与双列圆锥滚子轴承,从4个方面进行比较,确立更加优化的结构。

1.轴向窜动

采煤机在割煤过程中,滚筒的轴向窜动主要是由主轴承的轴向游隙引起的,由于采煤机在割煤时,其受到轴向力的大小和方向时刻都在变化,因此滚筒会带动轴往复窜动,轴承的轴向游隙越大,该窜动量也越大。而过大的轴向窜动,不仅会将密封过早磨损损伤,也会导致轴承因为频繁的交变载荷和冲击导致自身损坏。尤其当密封失效后,颗粒及粉尘以及水会迅速进入减速器内部,造成润滑失效,继而导致轴承及齿轮等的磨损和剥落,当出现这种损坏后,将会导致作业面停产,比较麻烦,所以滚筒的轴向窜动必须得到严格的控制,将其小化。

双列圆锥滚子轴承的轴向游隙是通过隔圈进行调整,且径向游隙和轴向游隙可按照内部接触角度计算和控制,为了更好的提高刚性,甚至可以设计制造为零游隙或者负游隙。

调心滚子轴承主要是径向游隙,虽然其轴向游隙可以通过径向游隙计算出来,但是轴向游隙要大于径向游隙很多,且不容易控制。调心滚子轴承必须保证小的径向游隙工作,如果径向游隙消失,可能会升温导致抱死。

所以,从轴向窜动的角度来讲,双列圆锥滚子轴承更适合,且更容易控制。而轴承的游隙又分为:原始游隙/装配后游隙/使用游隙,通常通过过盈安装的轴承,装配后游隙都要小于原始游隙,而使用游隙取决于以下因素:温升会进一步缩小游隙/载荷会导致套圈及滚动体弹性变形,而增大游隙。通过对轴承安装的装配公差配合,润滑,转速,温度等参数的确定,就可以设计和制造合理的原始游隙,从而保证轴承的使用游隙,不仅可以控制滚筒的轴向窜动,更可以延长密封和轴承自身以及传动件的使用寿命。

2.  冲击载荷能力

采煤过程之中,由于煤层并非十分均匀,且夹含各类硬质岩和矸石等,截割头滚筒会经常受到各种连续和断续的冲击载荷,这对主轴承也是一种挑战。而这种冲击载荷会造成轴承瞬间断裂等风险,这在综采作业中是不可避免的。

 调心滚子轴承一般都是采用淬透型轴承钢制造的,且由于内部游隙较大,承受的冲击载荷也会更高,相对来讲,断裂的风险更高。
陕西采煤机配件
双列圆锥滚子轴承的部分零件,ZWA采用渗碳轴承钢和特殊的热处理工艺,并优化了产品结构和游隙,轴承的表面具备较高的硬度,确保正常载荷下的刚性和接触疲劳强度及耐磨性,而轴承的芯部具有相对较低的硬度,能保证非正常冲击载荷下的韧性和抗断裂风险。其抗冲击载荷能力更强。

所以,从冲击载荷能力上来讲,双列圆锥滚子轴承更能设计和制造出这样的抗冲击能力,在限状态下,断裂的风险更低。

3.  轴向载荷能力
     
截割滚筒工作时,需要深入煤体一定深度,且截割头多呈螺旋状结构,所以其工作时轴向载荷很高,而这个载荷主要由主轴承承担。当轴向载荷达到一定数值后,轴承的径向载荷会逐渐偏载向一侧的滚动体和滚道,进而产生偏载的现象,偏载是造成轴承提前进入疲劳失效的一个重要原因。

调心滚子轴承的径向载荷能力很高,但是其轴向载荷能力有限,而且很多调心滚子轴承由于承受轴向载荷偏载后,很容易造成保持架的磨损断裂,滚动体对挡边等结构的磨损和冲击等,所以,严格意义上来讲,调心滚子轴承并不适用于承受轴向载荷。

双列圆锥滚子轴承的轴向载荷能力很高,且可以通过内部接触角度和结构的优化设计,承担更高的轴向载荷,并且可以通过游隙的调整,确保两列基本载荷相同,将偏载的不利影响降到低。

所以,双列圆锥滚子轴承更适用于轴向载荷较高的工况。

4.  润滑性能 

由于采煤机是连续式作业方式,这就需要轴承长时间处于工作状态,而轴承的工作状态是否稳定,主要取决于各类条件:轴承质量,安装质量,载荷情况,转速,温度,密封,润滑等很多因素,而润滑作为重要的其中一项,更是对轴承使用寿命有着决定性的影响,在润滑介质,介质温度等因素相同的情况下,在轴承内部,单位时间内流过的润滑介质更多,更容易降低轴承的温升,更容易稳定油膜在接触面间的形成,更容易降低润滑介质的老化速度,可以说,良好的润滑是轴承的核心条件。

调心滚子轴承由于滚动体的结构和套圈结构的关系,润滑介质不会在轴承内部形成有效的自流动,一般都需要强制润滑来促进润滑介质从油孔向轴承内,或者从两侧进入轴承内来实现润滑效果。

双列圆锥滚子轴承,由于滚动体呈锥型,套圈的滚道面也呈现锥度,一般情况下,润滑介质会随着轴承的旋转,形成泵吸效应,从滚子的小端一侧,将润滑介质泵吸到大端一侧,这样,轴承内部的润滑介质会形成有效的流动,不仅形成润滑油膜,降低了摩擦,更大大提高了介质对轴承的冷却作用,可谓一举多得。
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