1.故障现象
哈尔乌素露天煤矿1台比塞洛斯(BUCYRUS) 495HR型电铲自身质量为1412t,斗容量为60.4m3,主要用于矿区剥离岩石和开采矿石。该电铲于2007年开始使用,在长期使用过程中,其回转减速器支架产生晃动,造成回转减速器不能正常运行。为此,我们分析回转减速器支架晃动原因,制定并实施修复上艺。495HR型电铲回转减速器支架如图1所示。
2.原因分析
经分析,我们认为该电铲回转减速器支架产生晃动的原因有5个方面,如下所述。
一是长期满负荷运行产生严重磨损。该电铲产量由原来的年产1000万t增加到现在3500万t,产量增长3.5倍。由于长期满负荷工作,其回转减速器支架销孔和销轴磨损严重、间隙增大,从而导致回转减速器支架产生晃动。
二是点检不到位和维修不及时。对该电铲进行日常点检时,维修工和电铲司机没有点检回转减速器支架,或者点检时虽然发现回转减速器支架销孔和销轴磨损严重,但认为问题不严重,末及时进行维修,最终导致回转减速器支架产生晃动。
三是施工场地条件恶劣。该电铲自身质量很大,在使用过程中由于施工场地凹凸不平,行走时产生较大惯性力和振动力,造成回转减速器支架定位螺栓和定位销松动,导致回转减速箱支架晃动。
四是维修方法有问题。回转减速器有2个销孔,通过销轴与支架上的销孔连接。回转减速器销孔经多次磨损和反复修补后,由于销孔部位材料硬化、塑性和韧性下降、销孔边缘产生裂纹,造成维修难度增加,返修率和维修成本增大,未从根本上解决回转减速器支架晃动问题。
五是回转减速器支架定位结构存在问题。原回转减速器支架上端两侧共有4条定位螺栓,每侧各2条,水平对称分布。其下端两侧有2个销孔,每侧各1个,水平对称分布。由于回转减速器支架下端两侧销孔端面未设限位点,造成销孔与销轴之间产生间隙,当电铲上作时,其支架产生晃动,导致销孔中的销轴变形甚至折断。
3.修复工艺
(1)准备工作
清理销孔部位清理回转减速器销孔附近的油污及杂质,将磨损变形处打磨出金属光泽。清理方法如下:使用氧气乙炔焊炬火焰烘烤,烘烤温度控制在200℃以下,烘烤过程中应移动焊炬,以免因局部温度过高改变母材组织性能。烘烤后使用抹布将烘烤部位擦拭干净。
补焊销孔回转减速器上有2个销孔,其直径为106mm,长度为70mm。补焊磨损的销孔之前,先测量销孔磨损变形尺寸,再根据磨损尺寸进行补焊。由于销孔处空间狭小,补焊后不能使用铿孔机镗削,只能使用直磨机打磨,因此补焊量不应过多。在打磨过程中,要用销轴试穿,要将销孔基准面打磨平滑,以便安装回转减速器支架。由于支架销孔磨损极小,不需要补焊。
制作定位座修复前回转减速器支架上没有定位座,这是造成回转减速器支架晃动的原因之一,为此我们决定给回转减速器支架增设定位座。每台电铲回转减速器支架上有2个销孔,每个销孔两侧各增设1个定位座,因此需制作4个定位座。选择厚度为50mm的16Mn钢板下料,打定位孔、加土与定位螺栓配合的内螺纹。回转减速器定位座尺寸如图2所示。
(2)定位座组对焊接
定位座较小,可采用人工组对焊接。定位座组对时,要保证定位座垂直于销孔基准面,且与销孔端面平行;定位座到回转减速器支架销孔端面的水平距离为25mm,定位座下端到回转减速器支架底边的距离为70mm。回转减速器支架定位座位置如图3所示。
(3)焊接工艺要求
焊接顺序先焊接定位座上、下两端焊缝,再焊接定位座两侧角焊缝。定位座较小,焊接时采用单人焊,并按焊接顺序进行焊接,以减少焊接变形。焊接时,将层间温差控制在100℃以下,以防温差过高造成焊缝塌陷。
焊接参数使用zx-630型电焊机,选用E7018型焊条。定位座焊接参数如附表所示。
(4)注意事项
定位座组对焊缝是正式焊缝的组成部分,该焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷。该焊缝的焊接电流要比止常焊接时大15%~20%,收弧时要填满弧坑,防止产生弧坑裂纹。
焊接定位座焊缝之前,要将定位座上的螺纹孔用石棉布塞好,以防止飞溅物损坏螺纹孔,保证长度为120mm的定位螺栓顺利安装。焊接过程中,焊缝若出现裂纹、气孔、夹渣等缺陷,应及时处理,确保焊接质量。
安装回转减速器支架时,先将其上端的紧固螺栓和下端的销轴进行定位,再拧紧新添加的定位螺栓,以确保回转减速器及支架不晃动。回转减速器安装完成后,应经常点检该部位,发现定位座卜的定位螺栓松动应及时拧紧。
按照上述工艺修复,改进了回转减速器支架原有的定位方式,降低了回转减速器支架销孔销轴之间的磨损,减轻了对支架基准面的磨损,使回转减速器支架安装稳固,减少了电铲故障率和维修成本,提高了其利用率。
4.预防措施
根据回转减速器支架晃动的原因,我们制定出以下3点预防措施:一是合理使用电铲,严禁长时问满负荷运行,并认真进行定期保养。二是维修工和电铲司机对点检工作要认真负责,发现故障及时修复。三是要及时平整凹凸不平的工作场地,为电铲营造良好作业环境。