劉守（shǒu）紀
（中國神華哈爾烏素露天煤礦設備維（wéi）修中心）
摘 要：輪（lún）鬥挖掘機可以沿台階工作線開采，亦可把台階劃（huá）分為采掘帶開采，後者應用普遍。工作麵參數除受結（jié）構（gòu）參數的影響外，還受挖掘方向的影響。文章主要（yào）闡述了德（dé）國KRUPP（克（kè）虜伯）SchRs710/1×15型輪鬥挖掘機的設備概述和主回轉軸承損壞的原因分析及維修更換（huàn）、日常維護保養等建議方法。
關鍵詞：輪（lún）鬥挖掘機；回轉支撐；軸承平台；“L”型機架
1 輪鬥挖掘機采掘（jué）工藝簡介
神華準格爾能源有限公黑岱溝露天礦輪鬥挖掘機是德國KRUPP（克虜伯（bó））公司設計製造（zào），電氣係統由ABB公司（sī）設計，型號SchRs710/1×15型輪鬥挖掘機，外形尺寸41000mm×10500mm×10000mm，小時生產能力3100m3/h鬆散土（tǔ）方或5×106m3/a（鬆（sōng）散土方），上挖高度為15m，下挖深度1m，采掘帶寬（kuān）度20m，Z大綜合作業坡度：作業時1：20，調動時1：10，整機裝備質量540T，Z小離地（dì）高度740mm，鬥輪臂回轉範圍：鬥輪臂相對於下部結構360度，鬥輪臂相對於±105度。鬥輪Z大回轉速度（dù）33m/min，主回轉軸承直徑5000mm，回轉減速機減速比1：321，回轉電機轉速200-1000rpm，回轉電機裝機功率（7-35）×2KW，Z大行走速度9m/min。
輪鬥挖掘機可以沿台階工作線開采，亦可把台階劃分為采掘帶開采，後者應用普遍。工作麵參數（shù）除受結構參數的影響外，還受（shòu）挖掘方向的影響。輪鬥的挖掘方法有水平刨片、垂直刨片和混合（hé）刨片之分。采用垂直直刨片挖掘時，工作（zuò）麵高度比水平刨片大約高0.5～0.7倍的鬥輪直徑，挖掘過程的能量消耗、輪鬥（dòu）所受的衝擊和挖掘的（de）阻力（lì）均（jun1）比水平刨片低10%～30%。
2 主回轉軸承損（sǔn）壞情況說明
輪鬥挖掘機主回轉軸承係球柱聯合（hé）式轉盤軸承，該回轉支承主要由外座圈、內座圈（quān）、滾子和鋼球組成，內座圈和外座圈各有一條水平（píng）直線形滾道和一條球形滾道，滾子位於水平直線形滾道內（nèi），鋼球位於球（qiú）形滾道內。由水平放置的滾（gǔn）子承（chéng）受軸向（xiàng）力（lì），徑向（xiàng）力由（yóu）鋼（gāng）球承受，傾翻力矩由兩者共同承受。既能承受較大軸向力，同時又能承受一定的傾（qīng）翻力矩和徑向（xiàng）力（lì）且截麵尺寸較小如（圖1），潤滑（huá）方式采用鋰基脂（zhī）開放（fàng）式潤滑，軸承內圈上有平行於兩列（liè）滾動體的注油孔（kǒng），利用集中潤滑係統給軸承不（bú）斷打入新油脂同時將廢油脂從防塵橡膠密封（fēng）圈擠出，保證軸承潤滑良好。
圖1 球柱聯合式轉盤軸承結構
輪鬥係統在（zài）我礦自1996年正式投入使用已經運行17年，其中2#輪鬥（dòu）挖（wā）掘機主回轉軸承在2012年6月損壞，在2013年8月進行維修更換，究其損壞原因是由於長時間運行導致滾動體（tǐ）及滾道磨（mó）損，在滾動體及滾道將滲（shèn）碳淬火表麵磨損後軸承強度下降，同時產生的鐵屑加劇了軸承保持架及軸承滾動體、滾道的磨損，使得軸承間隙變大設備（bèi）運行不穩定及回轉阻力增大，有時還會出現回轉異響，在發（fā）現回轉異響後檢查軸承排出的廢油發現油脂內部含有大量金屬（shǔ）磨損物，利用塞尺測（cè）量軸承（chéng）上下盤間隙（xì）已經超（chāo）出規定值，總結上述現象判定故障為主回轉軸承磨損損壞。
3 主回轉軸承損壞原因分析
輪鬥挖掘機所使用的球柱聯合（hé）式轉盤軸承（chéng）直徑（jìng）較大，在存放、運輸和起吊中存（cún）在很大的風險回（huí）轉支承在（zài）修複出廠前已塗防鏽油，並用薄（báo）膜包裹，這種包裝的防鏽有效期一般3～6個月。其存儲溫度（dù）應該在20±10℃，且相對濕度不（bú）大於60%，超過有效期後，應及時保（bǎo）養。回轉支承庫存一年（nián）後應加注潤滑脂，並檢（jiǎn）查其（qí）回轉的靈活性。回轉支承在運輸中要固定在托盤上或包裝箱中，運輸和存放（fàng）應保持（chí）水平，不能碰（pèng）撞和擠壓，不能（néng）淋雨，存（cún）放處應平整。在安裝時開箱（xiāng）後（hòu）要首（shǒu）先（xiān）檢查軸承外觀（guān）及有無鏽（xiù）蝕情況，檢查軸承回轉的靈活性，軸承上設計（jì）有4個吊裝孔，可以旋入吊環螺栓安全起吊，起吊時要使用4條長（zhǎng）短（duǎn）一致的吊鏈吊（diào）裝，如果在運輸、儲存、起吊中有操作不當的情況容易造成軸承變型產生長波形變型如（圖2）或短波形變型（xíng）如（圖3）。
圖（tú）2 長波形變型
圖3 短波形變型
在設備運行中軸承會承受軸向、徑向力和傾翻力矩（jǔ），這（zhè）些力矩在對正常作業中是可以正（zhèng）常承受的，但是如果出現某一條螺栓鬆動時就會（huì）對軸承產（chǎn）生損傷（shāng），連續幾條螺栓鬆動就會（huì）使軸承存在短波形變型的（de）風險，同時造成軸承局部受力過大，使得滾動體磨損（sǔn）加劇，如果發現某個螺栓鬆動到（dào）規定（dìng）力矩的80%以下（xià），則該螺栓以及（jí）相鄰的兩個螺栓要換新的（de）。如（rú）果發現20%的螺栓鬆動到規定力矩的80%以下，則全部螺栓要換新的。
軸承（chéng）潤滑很重要，如果軸承潤滑不良很快就會使軸承滾動體和滾道出（chū）現點蝕、拉毛卡死（sǐ）現象，該設備主回轉軸承采用雙管路集中潤滑（huá）係統，是一種自動控製潤滑係統，在設備轉動開始就按設定的間隔時間自動給各潤滑點供潤滑脂的一種潤滑方（fāng）式、比手動潤（rùn）滑方式先進方便。其優點是根據潤滑點的要求可（kě）以調節分配（pèi）閥來改變配油量，也可以改變（biàn）間隔（gé）時（shí）間來（lái）調節潤滑周期，在任何時候係統都可以通過增加（jiā）分配（pèi）閥而（ér）擴大潤滑點或潤滑量，出現設備在運（yùn）行而潤滑係統不工作就會提示故（gù）障，這（zhè）樣可以有效保證軸承（chéng）潤滑。
4 主回轉軸（zhóu）承修理情況介紹
拆開輪鬥挖掘機主回轉軸承後發現回轉支承軌道內呈現不同程度的磨損、剝（bāo）落，Z深處3MM左右如（圖（tú）4）；滾道內潤滑油呈（chéng）黑褐色；同（tóng）時（shí）滾動體在滾道內縱橫交錯狀排列。綜上判（pàn）定，該部件已不能按設計要求進行正常承載和運轉，此時（shí）必須立刻進行該部件（jiàn）維修或更換，否則（zé）會影響（xiǎng）整體設備的運行危及生產人員的生命安全，還可能會造成更大（dà）的安全生產事故，根據損壞現象，由於上、下（xià）內圈和外圈在（zài）磨損（sǔn）後還有加（jiā）工餘量，因此決（jué）定在原始尺寸基礎上根據磨損情況，對磨損剝落嚴重的上、下（xià）滾道麵（miàn）進行加工處理，去除剝落麵（miàn）及疲勞層，采用（yòng）感應淬火對滾道麵進行表麵淬火，將滾道沿（yán）圓周（zhōu）分成（chéng）4等分，同時對稱均勻加熱滾道麵，使表（biǎo）麵硬度達到原圖紙要求的HRC=50～55，淬硬層深度（dù）控製在4mm左右；采用車床，利用夾具、工裝（zhuāng）、專用磨具在基準不變的情況下對（duì）滾道（dào）麵進行精磨削（xuē）和拋光，精磨削0.98mm，Z後拋光處理0.02mm。在垂直滾道麵方向，上、下內圈和外齒圈（quān）各去除3mm，將滾子重新製作並進行熱處理，尺寸同比加大，用以補償滾道3mm的車削量。此工藝去除了損壞滾道麵的疲勞層，恢複了滾道表麵的精度，不改變滾道的機械性能，而且通過表麵熱處（chù）理恢複滾道表麵的機械性能。
通過肉眼可觀察到，外齒圈齒輪（lún）存在（zài）部分點蝕，經過清洗，對外齒（chǐ）圈進行了表麵著色探傷，發現齒根及齒麵（miàn）並無裂紋，因此可以對外齒圈進行整形修複，通過剃齒加工和磨削加工方式對齒圈部分進行研磨修複，Z終（zhōng）在機械性（xìng）能達到要求的情（qíng）況下（xià），使齒（chǐ）麵光潔；為（wéi）了達到軸承（chéng）外表麵的防鏽要求，實施了一係列可靠的表麵處理工（gōng）藝，直至滿足ISO12944標準中規定的C5-M防鏽等（děng）級標準。
圖4 支承軌道裂（liè）紋
5 主回轉（zhuǎn）軸承修理效益分析
輪鬥挖掘機（jī）主回轉軸承在我礦的平（píng）均使用壽命為15年，如果（guǒ）新購進（jìn）一件主（zhǔ）回轉軸承能夠使用壽命為15年計（jì）算，依照上述方（fāng）法修複後修複後可以繼續使用10年（nián）時間，如果以新軸承計算（suàn）10年累計（jì）折舊為66.6%，如果返修軸承可以繼續使用10年計算一（yī）件主回轉軸承可以使其使（shǐ）用率（lǜ）提高到160%左右。為設備運（yùn）行節約了很大的成本（běn）。
6 主（zhǔ）回轉軸承拆裝工藝
更換輪鬥挖（wā）掘機主回（huí）轉軸承首先要求有（yǒu）2500平方米的維修場地，場地要求夯實平整，因輪鬥（dòu）挖掘機自（zì）身重量為540T，而（ér）它（tā）隻是依靠兩條履帶板（bǎn）來支撐全部重量，如果在維修中存在下雨等惡（è）略（luè）天氣時（shí）場地不能有滑坡下沉等現象。需要準備14個支護墩（dūn），6個可（kě）載重在60T以上，8個可載重在（zài）30T以上（shàng），在挖掘機位置停放好後將挖掘機受、卸料臂和（hé）配重臂用支護墩支護（hù）平（píng）穩，將受、卸料臂液壓油（yóu）缸壓力（lì）釋放。由於主回轉軸承在挖掘機中盤安裝，所以需要將挖掘機受料臂（bì）和卸料臂全部取下安放在支護墩上，並使用斜拉筋將支護墩相（xiàng）互拉好，防（fáng）止震動（dòng）和風暴造成臂架傾倒，在拆卸受料臂時需要4台（tái）140T以上吊車同時配合平穩取出，在受、卸料臂取下後將配重臂上的所有配重全部取（qǔ）出，然後就（jiù）需要在（zài）挖掘機正前方“L”型機架前（qián）端使用兩台100T液壓舉升機托舉（jǔ）“L”型機（jī）架，後方由支護墩支護配重臂，在支護好（hǎo）後就可以對（duì）挖掘機的主回轉軸承進行拆（chāi）卸了，在（zài）將主回轉軸承連接（jiē）螺栓（shuān）全部（bù）拆除後，利用（yòng）兩台液壓舉升機（jī）和1台280T吊車配合將“L”型機架舉升，使得“L”型機架與（yǔ）主回轉軸承及底（dǐ）盤中間有1m的間隙，可以方便軸承的（de）取出及安裝如（圖5）。
圖5 “L”型機架支護
在原始設備（bèi）組裝時是由下到上的依次安裝所以軸承可以垂直放在挖掘機（jī）底（dǐ）盤上，而在維修更（gèng）換主回轉軸承時是要從中間取出軸承，所（suǒ）以存在很大的難度，因無法使（shǐ）用吊車將軸承（chéng）平行移出。所以我們自主（zhǔ）設計製造了（le）一個更（gèng）換挖掘機主回轉軸承（chéng）的專用平台，可以將軸承安放在平台上（shàng）平（píng）行取出和裝入。平（píng）台由鋼結構（gòu）組成與底盤結構軸承安裝底座（zuò）高度高出50mm距（jù）離，上部平台由多個（gè）平台托輥組成保證軸承在（zài）取出和放入時的平穩，軸承平台前部懸臂位置安放在底盤（pán）結構平台上作（zuò）為力矩支撐（chēng）點如（圖6）。
圖6 軸承（chéng）平（píng）台
在軸承鏈接螺栓全部拆卸（xiè）開後（hòu），利用四個10T的千斤頂，在吊點（diǎn）處（chù）將軸（zhóu）承平行頂起頂至距離軸（zhóu）承底座100mm的距離，在頂舉軸承時要注意4個千斤頂要頂平穩舉升力要相同（tóng），防止（zhǐ）軸承偏離（lí）或變形造成傾（qīng）翻危險，利用Φ50mm鋼（gāng）管平行軸承平台托輥方向鋪設在軸（zhóu）承與底盤中間，起到滾（gǔn）軸作用，然（rán）後慢慢放下千斤（jīn）頂（dǐng），使軸承平穩落在鋼管上如（圖（tú）6），在軸承放置平穩後（hòu）用1.5T手動（dòng）葫蘆（lú），一麵掛（guà）在軸承吊環另（lìng）一麵掛在軸承平台一端，拉動手（shǒu）動葫蘆緩慢將軸承拉出，直至軸承全部安放在軸承平台上，讓出上部結（jié）構垂直麵位置，可（kě）以利用吊車平穩起吊如（圖6），利用吊車將（jiāng）軸承吊下防止平穩位置。
在安裝軸承時要首先新軸承進行檢查，外觀（guān）檢查無鏽蝕鐵屑沙塵等雜物（wù）後（hòu），對軸承進行注油，將軸承滾道內注（zhù）滿油脂保證軸承初次運行潤滑良好，軸承油脂（zhī）注好（hǎo）後利用（yòng）手動葫蘆將軸承進行上下盤旋轉檢查軸承轉（zhuǎn）動是否靈活，在全部檢查（chá）完成後要將軸承回轉支承的內外圈滾道都有一個軟帶，應放在（zài）主負荷平麵的兩側。即與主負荷區錯開90度。軟帶處有一個打了“S”標（biāo）記。安裝前回（huí）轉軸承安裝基準麵（miàn）和支架安裝平麵必須清理幹（gàn）淨，去除油汙、毛刺、油（yóu）漆以及其它異物。另（lìng）外要檢查安裝機座（zuò）的安裝麵粗糙度不大於Ra=12.5，6.3μm，安裝麵的平麵度的誤差須檢測周向（xiàng）誤差和徑向誤差，周向平麵度公差值應符合標準值範（fàn）圍（具體參照有關標準，徑向誤差基於法蘭實際寬度測量，徑向平麵公差值取周向公差值的（de）一半）。就可以將軸承吊裝在軸承平台上，利用手動葫蘆將軸承拉入至底盤軸承（chéng）安裝部位，在軸承安裝部位穩定好後利用千（qiān）斤頂將軸承頂起取出軸承（chéng）與底盤之間的鋼管，慢慢釋放千斤頂壓力使軸承平穩落在底盤軸承安裝底座（zuò）上並對正螺栓（shuān）孔將連接螺（luó）栓安裝，在螺栓的螺紋上抹一點油以保證磨擦阻（zǔ）力的均衡不要（yào）在螺栓（shuān）防鬆件（jiàn）上用膠。還要檢查回轉支承與安裝麵的吻合情況，通常采用塞尺檢查，如（rú）果吻合不好，要用適當的（de）材料填充。回轉支承安裝後禁止在支座上進（jìn）行焊接作業。在緊固底盤與軸承連（lián）接螺栓時應分三步交錯預緊，擰（nǐng）緊螺栓應在180方向對（duì）稱連（lián）續進行，三步的力分別是30%、80%、100%，首次用公斤扳（bān）手緊固至30%力矩（jǔ），第二次和第三（sān）次使用液力拉伸扳手緊固力（lì）矩如（表1）。
表1 液力拉伸扳手緊固力（lì）矩表
底盤軸承機座螺栓緊固好後就可以將上部結構“L”型架落下，利用吊車（chē）和液壓舉升支架配合將配重臂支護墩撤出（chū），緩慢釋放吊車直至上部結構與軸承完全吻合，並依照底盤螺栓安裝方法安裝上部結構（gòu）連接螺栓，首次用公（gōng）斤扳手緊固至（zhì）30%力矩（jǔ），第二次和第三次（cì）使用液（yè）力拉伸扳手緊固（gù）力矩如（表1）。螺栓全部緊固好後在安（ān）裝受卸料臂及舉升油（yóu）缸等輔助部件，在試運行前（qián）要檢查（chá）軸（zhóu）承齒圈和減速機齒輪側隙，正確地調整齒輪側隙很重要。可在齒輪徑向跳動Z高點處用塞尺測（cè）量調整，也可用壓鉛絲或其（qí）它適合方法。如果側隙不（bú）在規定（dìng）值以內，可移動小齒輪改變中心距。調定（dìng）後把回轉支承至少轉一整圈以確認沒（méi）有其他齒跳高點，在回（huí）轉支承Z終固定後再檢查一次側隙假冒隙。齒輪徑向跳動Z高點（diǎn）用綠（lǜ）漆標記在齒溝中。
7 主回轉軸承的保（bǎo）養
使用過程中應經常清除回（huí）轉支承表麵的雜物，檢查回轉支承（chéng）密封條是否老化、幹（gàn）裂、破損或者脫離，若有其中之一情況發生，應（yīng）及（jí）時更換密封條，防止滾道內進入雜物和潤滑脂的（de）流失，更換後應塗抹相應（yīng）的潤滑脂，避免滾（gǔn）動體和滾道拉毛卡死或鏽蝕。
回轉支承自安裝（zhuāng）起（qǐ），首（shǒu）次運轉100小時後，應（yīng）檢查螺（luó）栓的預緊力，以後（hòu）每運（yùn）轉500小檢查一次（cì），必須保持足夠的與盡力。設備累計工作2000小（xiǎo）時後，如果發現某個螺栓鬆動到規定力矩的80%以下，則該螺栓以及（jí）相鄰的兩個螺栓更換新的；如果發現20%的螺栓鬆動到規（guī）定力（lì）矩的80%以下，則全部螺（luó）栓更換成新的。設備（bèi）累計工作（zuò）達到14000小時後，全部螺栓更換成新的，在使用前兩至四個（gè）月後，對各堅固件進行重新堅固，然後過渡（dù）到每年的係統性檢查（chá）。在使用中要密切關注回轉支承的運轉情況，如發現噪音、衝擊、功率突然增大，應立即停機檢查，直至排除所有故障，必要（yào）時需要拆開檢查。回轉支承在使用中，禁止用水直接衝刷（shuā）回轉支承，避免水進入滾（gǔn）道造成生鏽；嚴防較硬異物接近或進入齧合區，以（yǐ）免造成齒部受傷或不必（bì）要的麻（má）煩。
8 結語
通過本文描述介紹了輪鬥（dòu）挖掘機（jī）詳細參數、采掘（jué）工藝、對應主回轉軸（zhóu）承（chéng）的損壞原因（yīn）進行了（le）分析介紹，詳細描述了軸（zhóu）承的（de）維護保養方（fāng）法，對於軸（zhóu）承的（de）損壞程度判定、修複工藝及價值、更換（huàn）工藝新方法等做了詳細闡述，可為以後設備的安全運行及大尺寸轉盤軸承故障鑒定、更換方法有了良好的依據。
參考文獻
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[4]卜炎主編.實用軸承（chéng）技術手冊[M].機械工業出版（bǎn）社，2003.
來源：《中國高新技術企業》2014年07期
