多繩摩擦式提升機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的重要承力部件之一，其作用是支托提升機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，提升機的提升能力和規(guī)格也隨之增大。對大規(guī)格的提升機來說，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個輪子為游動輪，游動輪與天輪軸之間有軸瓦，軸瓦與游動輪轂之間靠高強度螺栓聯(lián)接；軸瓦內(nèi)部有儲油槽，通過潤滑油脂來實現(xiàn)游動輪與天輪軸靈活轉(zhuǎn)動。當(dāng)每根鋼繩的線速度不完全相同時，游動輪與天輪軸之間可自由地相對轉(zhuǎn)動，防止鋼絲繩與襯墊之間產(chǎn)生滑動摩擦，避免襯墊過度磨損，起到保護鋼絲繩的作用。右側(cè)游動輪的軸向定位通過安裝在天輪軸環(huán)形槽內(nèi)的兩半卡箍實現(xiàn)，為了保證各游動輪之間的間隙合適 (一般為0.2～0.5 mm)，卡箍的厚度根據(jù)安裝實際情況進行單配。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輪與天輪軸之間采用滾動軸承代替軸瓦，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)中每個游動輪的輪轂與軸之間各裝有2個滾動軸承作為支撐，各軸承之間通過軸套進行軸向定位。當(dāng)每根鋼繩的線速度不完全相同時，每個游動輪與軸之間通過軸承可自由靈活地相對轉(zhuǎn)動。在每個游動輪轂上留有注油孔，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)計選型不當(dāng)，可能無法達到預(yù)期要求。

天輪常見問題及修復(fù)方案

問題一：游動輪輪轂與軸瓦磨損

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

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

修復(fù)方案

       在對天輪裝置進行修復(fù)時，先將拆卸下的游動輪一端面向下放置在工作臺上，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，允許公差 0.03 mm。對3個游動輪分別測量輪轂孔內(nèi)徑、輪轂厚度以及輪轂端面與內(nèi)孔的垂直度，檢查點不少于8個，并制表記錄。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，將3個游動輪轂內(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，在不影響強度的條件下，車去小量；如果磨損嚴(yán)重，可堆焊后再進行修復(fù)加工。此時銅瓦的內(nèi)外圈直徑及軸瓦臺階尺寸需要根據(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、點坑等問題，其主要原因食由于天輪軸瓦潤滑不良，油膜形成受阻，導(dǎo)致游動輪軸瓦與天輪軸之間變成了硬接觸，磨損軸瓦和天輪軸，進而出現(xiàn)異響。

修復(fù)方案

       針對此種問題修復(fù)時，先對天輪軸進行探傷，檢測內(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，則對天輪軸表面進行除銹。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，建議采用刷鍍工藝修復(fù)；間隙大于 0.15 mm 且小于2.00mm 時，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)進行找正，允許公差0.02mm。根據(jù)缺陷情況，游動輪配合處的軸徑，在滿足強度要求時，可以適當(dāng)減小，將游動輪處軸徑加工為統(tǒng)一公差帶并達到相應(yīng)表面要求。由于軸徑發(fā)生變化，此時天輪軸瓦需要單配，并將軸瓦單配事項告知客戶。

       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。刷鍍時工件溫度低，鍍層殘余應(yīng)力小，不會對基體造成二次破壞。此工藝適合磨損量小于0.2mm的情況，但對工件表面預(yù)處理要求高。

       （2）補焊修復(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行堆焊，自然冷卻，不得強制冷卻。強制冷卻會增加補焊部位的硬度和應(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，使用脈沖冷焊機進行點焊，使軸頸尺寸達到相應(yīng)要求。該方法的優(yōu)點為處理時間短，費用較低，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：襯墊左右磨損不對稱是因為天輪裝置與主軸裝置不對中所致；襯墊磨損嚴(yán)重直接原因是鋼絲繩與襯墊發(fā)生了相對運動，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，建議直接更換新的襯墊。磨損的襯墊在拆除時由于安裝貼合較緊，人工拆除較費勁，此時可以直接車掉。在設(shè)計新的襯墊時，如果沒有輪緣圖紙，需要重新測量輪槽尺寸。在測量過程中，由于輪槽結(jié)構(gòu)的特殊性，常常導(dǎo)致測量誤差較大，此時可以根據(jù)測量的尺寸先做一對襯墊進行試裝，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，在使用時襯墊不發(fā)生滑動，滿足提升使用要求。

問題五：固定輪及游動輪輪緣偏擺

       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，可采用高溫火槍進行局部加熱矯正。此方法簡單方便，可直接在井架上操作，但對工人技術(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，長期風(fēng)吹日曬或雨淋，使用工況惡劣。

修復(fù)方案

       對銹蝕的固定輪、游動輪進行噴砂除銹，注意用鋼板保護輪轂內(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，需采取措施保護襯墊。噴砂除銹后，需對焊縫進行檢測，焊縫不達標(biāo)的要及時進行補焊，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度要求時，需對輪輻進行更換，銹蝕嚴(yán)重?zé)o法修復(fù)時，應(yīng)考慮更換整個輪輻。

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