WK—55电铲提升滚筒故障原因及修复方案

王兵兵

摘要：本文主要阐述电铲随着使用年限的增加，设备均存在不同程度提升滚筒轴损伤，针对这些常见故障及成因进行了较为详细地分析探讨，并在此基础上，结合工作实践经验，对电铲常见故障的诊断方法进行了探讨，提出了电铲常见故障的感官诊断方法，对电铲提升滚筒的修复技术以及应用做了分析，包括滚筒损坏原因及修复方案，最后对电铲的保养维护进行了简要的阐述。此方法可应用于多种电铲提升滚筒上。

关键词：WK-55电铲；提升滚筒故障原因；修复方案

1.前言

电铲是露天煤矿生产作业过程中的重要设备，担负着黑岱沟露天煤矿土岩剥离的重任。电铲同时也是目前我国露天煤矿采掘作业的主力设备之一，在露天煤矿采掘系统中占据着重要的地位。由于电铲的作业环境十分恶劣，电铲各机构在作业过程中，受到的载荷冲击也复杂多变，导致提升、推压、回转及行走等机构容易发生故障，对电铲作业的安全可靠造成较大的影响。因此，在电铲作业过程中，对其常见故障进行及时的诊断，并在日常进行必要的维护保养，可以在一定程度上延长电铲的使用寿命，保证电铲作业的稳定性，进而提高其生产效率。

2.WK-55电铲提升滚筒结构

WK-55电铲是露天煤矿开采和剥离的主要设备之一。它在露天矿的日常生产过程中起着非常重要的作用。如果设备出现故障尤其是长期故障，造成相应的损失会非常大。在电铲的操作过程中，提升机构起着非常重要的作用，同时也是非常重要的传动机构。提升滚筒运行过程中，起动和制动频繁，正转和反转频繁交替进行，重负荷，电压波动大等恶劣情况下长期运行，且自然环境变化较大，生产过程中在长时间高负荷运行，导致变速箱和轴等机械部件发生故障。

2.1结构

WK-55型电铲的提升机构是驱动铲斗进行挖掘作业的主要传动机构。滚筒上的提升钢丝绳用于牵引铲斗上下移动，提升机构示意图如图1所示。提升机构采用双电机并联传动，铰接在回转平台上，并纵向设置在回转平台上，以平衡负载。双提升电机驱动系统平衡变速器齿轮的负载，并减少快速正向和反向旋转引起的机械惯性，增加了齿轮的使用寿命。提升机构主要由提升电机底座、提升电机、联轴器、输入轴、提升齿轮箱、滚筒装置、制动器和起升钢丝绳等组成。提升机构采用两级硬化正齿轮传动，第一阶段采用圆柱斜齿轮传动，第二阶段是圆柱形正齿轮传动，它是一款具有双输入和单输出的并行传输系统。

3.主要机构的常见故障及提升滚筒故障原因分析

从断裂后的断裂失效现象来看，更符合疲劳损伤断裂特征，晶粒细小断裂，均匀，无明显制造加工缺陷，如夹杂物，气孔和表面碰撞刮伤等条件。在生产过程与制造厂商比较后，滚筒轴在设计，制造和安装方面严格执行相关行业标准和国家标准。轴材料，探伤，性能和加工也完全符合其图纸，标准和工艺规范的要求。

3.1滚筒轴（如图2）是铲斗升降作业的核心受力件，容易发生疲劳破坏，卷筒轴与卷筒齿轮过盈联接处在工作一段时间后发生相对转动，是卷筒轴与卷筒齿轮过盈联接遭到破坏，磨损剧烈，震动加剧，严重时卷筒轴甚至断裂。

3.2联轴器也称为成对的轮子（电机对轮，成对垫，成对螺钉和减速机侧到轮）是将电机轴直接连接到旋转轴的装置，它可以减弱扭矩并使传输平稳。轮子中间有五个硬橡胶垫，如果螺钉损坏或螺钉松动，就会造成硬橡胶被损坏。

3.3提升钢丝绳是提升机构的重要组成部分。在使用钢丝绳时，由于磨损或过度的力，会出现断股，断丝和直径缩小的现象。损坏的程度和承载能力与设备和人身安全直接相关，所以根据实际情况及时更换。

3.4提升减速箱是用于提升结构的传动减速系统。工作条件差，维护性差，设备运行过程中容易出现齿轮磨损，齿轮磨损过度和轴承发热。

3.5制动装置应保证提升机构的正常运行，并应可靠。如果制动装置太大或太小，会影响机构的正常运动，制动盘在工作过程中逐渐磨损，当磨损值超过原厚度的一半时，必须进行更换以确保制动装置灵敏，可靠，有效，电磁阀易于吸收，并且气体分配阀被阻塞，出现制动器不能打开的故障现象。

3.6疲劳断裂。WK-55电铲已经满负荷运转，累计工作时间长。经过数年的长期高温低温，重载超载，频繁碰撞等不利的露天作业环境和条件。而且提升滚筒作业过程中，其自身特点是频繁启动和制动，频繁发生正向和反向旋转，工作过程中承受着巨大的交变负荷，加上长期运行下露天矿的固有特性和大电压波动等多种不良因素的影响，导致了滚筒面板和辐条，腹板和轴等微损伤，微损伤在主力处形成并逐渐膨胀直至轴断裂，这应该是导致滚筒损坏的主要原因。

3.7地质条件恶劣导致裂缝。在黑岱沟露天煤矿中，现有四台WK55挖掘机，在遇有自然环境特殊的情况下，比如拉底、硬岩、土层中夹有矸石等，作业过程中会对提升机构造成更大的冲击。

3.8驾驶员因操作不当导致故障。操作設置在驾驶座扶手上的提升主令控制器和安装在控制台上的提升行走转换按钮，以及用于提升制动器的释放制动按钮和保持制动按钮上共同完成铲斗的升降控制。在挖掘工作中，驾驶员很容易忽视提升/下放控制器返回到零位对提升机构造成损坏的事实。规范行为应当是：当提升动作向下移动时，主控制器应先从提升方向移动到中间位置零位，然后向下推主控制器，避免滚动轴承受到较大的反转。强制，长期不规范的操作，会缩短滚筒的使用寿命。

3.9设计缺陷导致滚筒及减速箱损坏。不同的地质条件，操作环境，操作人员习惯和熟练程度，以及与设备的合作都会对设备提出不同的要求。对于黑岱沟露天煤矿WK-55电铲的提升系统，应该在经常出现开启和折断的地方改变设计。根据力学原理，从滚筒轴力的角度看，强化点的强度得到加强。

4.修复方案及注意事项

“耳听、眼观、鼻闻、手摸”法在长期的生产实践过程中，经过前辈们探索，探索出一套行之有效地诊断方法，即“耳听、眼观、耳闻、手摸”，它直接简捷，可及时发现故障，预防事故发生，减少检修时间，广泛应用于生产实践。“WK-55电铲的提升轴由于体积大，质量好，同轴度要求非常高。技术人员和设备生产线设备管理人员应全权负责电铲的管理。首先，我们必须严格要求电铲司机遵守操作规程，安全防范措施和各种规章制度。在操作电铲前，仔细了解电铲的技术要点和参数，知道它是什么，并与其他人员进行交流和沟通。只有充分认识电铲的基本情况和基本性能。学习好的管理方法，各种不同的模式还必须结合实际情况来确定，不能千篇一律，如零件更换时间和原产地，设备运行时间，故障时间，有哪些故障，检查中发现的问题以及如何处理，这些都可以用作电铲的管理，操作和维护基础。

4.1修复方案

WK-55电铲提升滚筒和连接轴均为锻件。最好的解决方案是重新制造腹板，法兰和滚筒轴，更换法兰，轴并焊接新的腹板，最后消除应力。从滚筒和腹板上取下原有的轴，并从滚筒上取下腹板和凸缘。返修锻造轴和法兰。轴，法兰和轮辐之间的配合方式是过盈配合。辐条和法兰被加热和焊接。检测到冷却后，外轮辐安装在滚筒上并进行加热和焊接。冷却后，检测到缺陷。在修理过程中，装配焊接工艺要求非常严格。选择锻件和钢板时，必须事先检查并检查缺陷。在焊接之前，需要将整个焊接区域预热到一定温度，并且在整个焊接过程中温度波动不能过大。焊接后，通过外包绝缘层实现缓慢冷却。每个焊缝都有磁性缺陷以确保没有裂纹。

4.2修复要求及工艺过程

滚筒轴是通过滚筒两端的长轴，滚筒的一部分，大端（破碎端）为Φ410mm，小端为Φ380mm，干涉量为0.163？0.272。修理时，破损的轴只能通过机械加工去除。修复过程如下：

4.2.1首先检查机器，确认过程参考和感光鼓现在变形。做一个记录。需要时，过程参考将在适当的位置处理。

4.2.2拆下Φ380mm轴端盖，轴承，垫圈，垫片和其他部件。做好对齐齿轮和滚筒的位置，取下螺栓和螺母，并取下齿轮。采取保护性拆卸措施，尽量不要损坏部件。修剪抛光齿轮防护装置的密封件上的划痕。

4.2.3通过切割将Φ380mm轴端的外露轴直径切开。

4.2.4使用镗床钻出并移除Φ380mm轴端板外壳孔中的剩余轴直径。在加工过程中，应严格按照加工标准对齐，压平和滚压，不得损坏轴承座孔，并记录和记录孔的实际尺寸公差。

4.2.5向上转动滚轮装置的軸，切割Φ410mm轴端板，抬起板和剩余轴。

4.2.6按照工艺标准对准和调平材料，并对新焊接钢板的内圆端进行加工。注意将原始端孔直径增加6mm，并去除原焊接造成的热影响区域。

4.2.7新轴承座和腹板的准备和焊接。采用振动老化法消除焊接应力，检查焊缝，符合图纸要求。

4.2.8在钻孔机中，必须严格按照工艺标准加工轴承箱中要焊接的孔，以对齐，平整和圆化圆。确保壳体孔的同心度与未放置的端部相同。

4.2.9新轴加工完成后，将其在加热炉中加热至180°C，保温10小时，然后取出并安装以提起新轴。按照原始位置标记齿轮，并拧紧螺栓和螺母。

4.2.10检测车床两端的车床和车床加工参考处的滚筒上的同心度。

4.3焊接注意事项

4.3.1底层的焊接必须确保根部的穿透。当覆盖表面时，有必要控制焊缝以防止咬边并确保焊缝的质量。

4.3.2堆焊后应用打孔机清理焊渣，用角磨机将溅在表面的铁渣打磨光滑。

4.3.3整个焊接过程应使用测温枪测量焊缝和夹层的温度，并保持温度在204℃以上。

4.3.4焊后检查。焊接完成后，温度降至室温。在焊接之后，执行磁粉检查以确保整个焊缝没有缺陷。

在经营过程中，积极推进“稳健启动，缓慢加强，平稳运转，反转”等先进的运营方式。加强设备的日常维护，确保换班后进行班前检查。整改和及时整改存在隐患，及时排除故障。加强操作技能培训和责任教育，树立归属感。技术人员和设备管理人员应加强对设备的监督检查。积极引进先进的检测手段，坚持维护与现代技术和设备引进相结合的原则，提高设备的诊断水平。设备管理人员将加强对设备维护过程中维护人员的监督，确保设备维护质量。

5.结束语

总而言之本次改造成本小、时间快，电铲迅速恢复生产，保证了紧张的生产任务能够有序进行。

参考文献：

[1]尚光德.WK挖掘机卷筒轴疲劳破坏分析及措施[J].矿山机械，2016（6）.

[2]徐跃峰，等.WK电铲常见故障分析[J].设备管理与维修，2016（7）.