郭晓明

（潞安集团常村煤矿， 山西 长治 046102）

引言

由于模块采煤机的摇臂连续出现星头迷宫槽严重磨损损坏、浮动油封损坏、大轴承质量不达标经常性损坏等故障。主要星头若出现故障则可能导致煤矿采集受到严重影响，进而导致停产事故。对出现问题的星头进行分析检查，发现损坏的原因并对星头进行了重新设计，避免了此类事故的发生。

1 造成摇臂行星头损坏的原因

根据调查发现，行星头出现损坏的地方主要是：位于盖板上的迷宫槽严重磨损损坏，支撑摇臂的大轴承严重损坏，油封垫圈断裂密封性受损，导致漏油。采煤机摇臂行星头的结构如图1 所示。

图1 摇臂行星头结构

从损坏的零件来看，导致零件出现损坏现象的主要原因是轴承稍大，端盖无法将轴承覆盖，而轴承之间的间隙过大，无法调整垫片与端盖之间的安装位置，进而使星头的锥形轴承无法进行定位。在采煤机进行切割工作时，由于滚筒的旋转会导致行星头较大的反向切割力，同时也会对星头产生一个很大的轴向力。安装执行轴承时没有进行定位，轴承杯与锥形轴承外侧径向的间隙过大，滚筒方榫产滚动产生的力传导至行星架上，然后星架会在径向上产生振动，星架的振动也进而导致了方桦的共振，并且两个零件会绕着轴承转动，而安装在轴承杯上的端盖无法振动，进而导致星架上的迷宫槽全面接触磨损，进而导致损坏。而大幅度的振动摆动旋转造成浮动油垫片断裂，无法保障密封性，断裂的碎片也能导致轴承的损坏。从上述情况分析得知，轴承缩在轴承杯下，而调整轴承于垫片之间的距离无法解决问题，造成行星头损坏。因此需要对行星头的尺寸进行计算[1]。

1.1 从壳体核算轴向尺寸链

安装在采煤机摇臂壳体的轴承Ⅰ底部的大端面轴向尺寸为145 mm，上下偏差分别为0.1 mm 与0。相应的安装在下面的大端面到内齿圈的距离为28 mm，上下偏差分别为0 与-0.1 mm。经过公式计算可以分别计算出I 底部到内圈齿数的最大距离与最小距离分别为117.2 mm（145+0.1-28+0.1=117.2 mm）,117 mm（148-28=117 mm）,内圈齿数轴向长度为195 mm，相应的上下偏差分别+0.072 mm 与0。

轴承杯的内圈轴向长度为130 mm，相应的上下偏差分别为0 与-0.16 mm，由公式计算可得出相应的轴承杯上端面到轴承Ⅰ的最大与最小距离为442.272 mm （117.2+195.072+130=442.272 mm）与441.81 mm（117+195+130-0.16=441.84 mm）。

1.2 从轴承处核算轴向尺寸链

由轴承的普通精度等级（0 或6）确定轴承Ⅰ的尺寸为87 mm，相应的上下极限偏差分别为+0.35 mm 与0.25 mm，由轴承的普通精度等级（0 或6）也可以确定轴承Ⅱ的尺寸为100 mm，相应的上下极限偏差分别为+0.4 mm 与-0.4 mm。轴承Ⅰ于Ⅱ距离为255 mm，相应的上下极限偏差分别为0 mm 与-0.081 mm，从而计算出轴承Ⅰ下底面到轴承Ⅱ上端面的最大与最小距离分别为442.75 mm 与441.269 mm，由于轴承上端面与轴承杯上端面在理论上是平整的，所以可以取442 mm 为其公差值。

通过计算得出各个工件的上下公差之后，可以推断出：第一壳体通过计算得出的尺寸最大值与轴承计算得出的最小值相减442.272-441.269=1.003 mm,由计算的结果可以看出轴承上端面比轴承地面低了1.003 mm；第二，测量的壳体最小值与轴承测量的最大值之差441.84-442.75=-0.91 mm，计算后的结果为-0.91 mm，说明轴承杯上端面比轴承上端面低0.91 mm。

从上述计算的结果来说，每个零件的尺寸都在合理的范围内，但由于极限偏差过大，造成煤壁侧支撑轴的上端面距离轴承杯内侧1.003 mm，导致在机器开工时各个零件严重磨损，因此造成了无法定位与间隙过大，从而导致了故障的发生[2-3]。

2 摇臂行星头的改进方案

1）改进端盖，如图2 所示，可以加工一个深3 mm 的凹槽于端盖与轴承杯之间，保证端盖与轴承之间无间隙，为保障端盖与轴承杯在尺寸链极限公差有间隙，可以将端盖的长度减少1.5 mm。

图2 端盖改进前后对比（单位：mm）

2）如图3 所示，可以将加厚的调整垫安装在轴承杯与端盖之间相应增加垫片的厚度，为节约成本可以在安装时将轴承压紧，然后测量轴承杯端盖之间的距离并适当调整。

图3 改进后的行星头结构

3）为到工作地点后能够及时调整轴承之间的距离，可以将端盖与垫片组合在一起，避免在现场调整不方便的问题，进而引起端盖损坏、漏油故障的发生[4-5]。

3 结语

通过上述方法对采煤机的摇臂星头进行改进，可以有效避免无法定位而导致摇臂星头磨损损害故障的发生，提高了采煤的采集效率，充分节约了采煤机的生产制造成本。通过改变垫片的安装位置，有效提高了采煤机的安装效率，有效减少了生产制造星头的成本。将调整垫安装在外部，可以提高安装的效率。而为了减小间隙与提高安装效率，将端盖和调整垫有机组合起来，满足了客户的要求。对星头的结构进行调整后有效避免了事故的发生。