采煤机破碎机行星机构轴承固定螺栓断裂分析

　　摘　要：通过对采煤机破碎机行星机构轴承固定螺栓断口面进行分析，并结合相应螺栓的使用环境、受力情况及工作状况，分析和探讨其断裂的原因，同时提出了相应的改进措施，从而提高破碎机的承载能力，延长破碎机工作寿命，保证设备稳定运转，减少维修次数，降低维修成本。
　　

　　关键词：采煤机破碎机；螺栓；断裂；改进措施
　　

　　0　前言
　　

　　久益7LS06采煤机（如LWS579、LWS603等）的破碎机在投入生产不久，就发现破碎机在短期的使用后，无法正常工作，检查发现破碎滚筒处有漏油现象。设备升井后，对破碎机进行解体，打开破碎滚筒发现，驱动盘处的浮动机械密封已经全部变形，磨损严重，失去密封作用。进一步解体发现，减速机构行星架的支撑轴承保持架扭曲变形，圆锥滚子全部散落，大部分已磨损破碎，轴承内、外圈磨损破坏。拆开行星减速器后，紧固轴承调整垫压盖（件号：100159254）的8-M12联结螺栓（件号：00925441-1222）全部松动，而且有近三分之一发生断裂，失去紧固作用。综合上述现象，分析漏油的真正原因是由于螺栓断裂，轴承、密封破坏，产生了漏油。因此，有必要对螺栓断裂的原因全面分析，采取有效措施，杜绝此类现象的发生。

　　1　断口形貌及受力分析

　　1.1断口形貌分析

　　现场检查发现螺栓的断裂形式主要是沿螺纹牙根部和顶部断裂。螺栓断口的宏观形貌见图1。图1所示为沿螺纹牙根部断裂，断口由裂纹源、放射区、纤维区和剪切唇组成。裂纹源在距表面3-4mm的次表面中形成，然后呈放射状向四周扩展，形成具有放射线特征放射区，放射区和螺栓轴线基本垂直，断口比较平整。塑性变形痕迹较少，呈明显的脆性拉伸断裂；纤维区和剪切唇为最终瞬断区，纤维区韧性撕裂痕迹明显，分析结果是受力过大而导致断裂。统计表明，螺栓的断裂65%发生在紧固螺栓与设备的结合处的螺纹上。

 

　　1.2受力分析

　　螺栓是在短期内断裂，根据螺栓断裂后的断面分析，由于破碎机的滚筒截齿排列是螺旋形式，工作环境多变，震动频繁，受力复杂，既有径向力，又有轴向力，且受力的大小不恒定，8个螺栓的轴向总拉力等于行星机构的轴向设计总拉力，但由于设备实际运行状况等原因，往往导致这8个螺栓处于不均载的状态下，这样就使部分螺栓因过载而被拉断。

　　2　改进方案

　　破碎机行星架轴承压盖紧固螺栓与行星架结合面的螺纹处螺栓断裂，主要是由于过载在其承受复杂变载荷作用下最终被拉断的。改进方案如下。

　　2.1增大螺栓截面提高抗拉强度

　　螺栓在工作中由于既承受预紧力又受工作拉力，又有密封要求，且其工作载荷一直处于变化状态，此行星机构中轴承固定螺栓，在不均载情况下单个螺栓承受拉力实际远远超出了外方原设计中单个M12的额定拉力，因此必须对M12的螺栓进行改造，以增大螺栓的截面尺寸来提高螺栓的强度。但因行星机构轴承固定压盖（100159254）及行星架（100159245）的外形尺寸受空间限止，直径不能加大，于是在有限的许可范围内，将8-M12（00925441-1222）螺栓改为8-M16（00925441-1622）螺栓，长度不变。

　　2.2配套行星架上8-M12螺纹孔改造

　　根据装配需求，对配套的行星架（100159245）上的8-M12螺纹孔进行底孔扩孔。按M16标准螺纹孔要求，以原8-M12的各个螺纹孔定位，将M12的螺纹孔扩为∮l4，并改制为M16。螺栓长度不变，故∮14的底孔长度及M16螺纹的有效长度不变。

　　2.3配套轴承压盖及调整垫8-M12螺栓过孔

　　同样根据M16螺栓装配需求，对配套轴承压盖（100159254）及三种调整垫上的8-M12螺栓过孔∮13.5和相应沉孔∮30x7（深度）进行扩孔处理。即将轴承压盖（100159254）和相应配套的三种调整垫的原有8-∮13.5对准，装夹在摇臂钻的操作平台上。装夹时轴承压盖处于上面，且压盖的台孔侧处于上面，以便于下钻定位和一次性对相应沉孔的。加工。装夹好后，以原有的8-∮13.5孔定位，将孔扩为8-∮17.5。考虑紧固M16外六方螺栓所用套筒外径的尺寸∮36，以及压盖台孔侧与电机端的间隙H，然后将原有8-∮30x7（深度）台孔，同样以原中心定位扩为8-∮38x7（深度），这样M16外六方螺栓头厚度（10mm）较M12外六方螺栓头厚度（7.5mm）增厚的量2.5mm，正好小于已有间隙H，螺栓与电机端部不发生干涉，保证了装配使用要求。

　　3　结论

　　破碎机经过增大螺栓截面尺寸，提高螺栓的强度，以及对相应装配件的改造，使破碎机故障率明显降低，螺栓断裂而导致破碎机漏油的现象再未曾出现。大大地减少了破碎机的升井维修次数，减少了井下因频繁拆装破碎机造成的停机时间，降低了维修时配件的费用消耗，矿井也反映改进后的破碎机运行平稳。使用证明，M16的螺栓满足强度要求。

　　JOY服务工程师了解到神东对破碎机改进后的运行效果，为了统一配件规格，从根本上解决破碎机M12螺栓断裂的问题，将改进成功后的图纸发给JOY设计人员，从系统上对轴承压盖（100159254）、行星架（100159245）、螺栓（00925441-1222）及三种调整垫做了配套修改，对应件号也做了修改。同时还分析了设计相同的低采高7LS2A采煤机的破碎机并做了合理的改造，以后定购的7LS06和7LS2A破碎机或以上几种配件均为改进后的尺寸。