摘　要：對鶴煤六礦新副井天輪軸承損傷原因進行了查找分析（xī）研（yán）究，同時根（gēn）據其受力特點確定了一個（gè）安全有效的（de）解決方法，並對（duì）具體（tǐ）方法步驟進行了詳細敘述，采用此方法解決問題後，使用結果表明，該方法經濟、安全、可靠，經濟及社（shè）會效益顯著，具有一定的推廣應用價值。
　　關鍵詞：天輪；軸承；損（sǔn）傷；安全；再使用　
　　1　設備簡（jiǎn）介

　　鶴煤六（liù）礦新副（fù）井提升機為落地式多繩摩擦提升機，提升係統由：提升容器、提升鋼（gāng）絲（sī）繩、提升（shēng）機、天輪、井架、裝卸載設備及電器設備等組成（chéng）。兩組同規格（gé）天輪組件位於井架頂部上、下平台（tái），天輪（lún）組件型號為：T-2.8/2，由主軸、四個繩輪、兩個軸架、兩套球麵滾子軸承（22356CA）、四個軸承擋蓋等組成。每組天輪由兩端的軸架（jià）支撐並穩固於井架平台，絞車四根主（zhǔ）繩繞過（guò）絞車主滾筒後經上下兩組（zǔ）天輪（lún）導向後進入井筒與（yǔ）提升容器連接，通過尾繩的平衡（héng）作（zuò）用，形（xíng）成一個穩定的（de）提升係統。圖1為提升係（xì）統簡圖。在絞車運行過程中，天輪組（zǔ）可以以Z高8.2m/s的速度運行。

　　2　故障（zhàng）現象

　　新（xīn）副井提升係統擔（dān）負著升降（jiàng）人員、物料、設備、提升（shēng）矸石（shí）任務，除了（le）規定的檢查檢修時間，幾乎是連續運轉。天輪組繩輪直徑與絞車滾筒直徑相同，同步運轉，圓周速度及線速（sù）度相同，均為（wéi）29.45rpm和4.3m/s。該天輪組件是2011年4月1日更換並投入使用，2013年10月23日在礦井年度（dù）計劃停產檢修時檢查發現，上組天輪南端軸承外圈（quān）正下偏順時針方向約15°-20°位置有兩處麵積約（yuē）30mm²的疲勞點蝕（shí）損傷，若繼（jì）續使用損（sǔn）傷麵積勢必會繼續擴大（dà），使用條件將進一步惡化，勢必會發展（zhǎn）到滾（gǔn）動體及內圈，影響軸承的運轉精度（dù），產生異常噪聲和溫升，使提升係統處於帶病運轉狀態，不（bú）符合煤（méi）礦安全規程的要求，必須采取有（yǒu）效措施予以解決。

　　3　原因分析

　　由滾動軸（zhóu）承的負荷分布可知，由於滾（gǔn）動體所處的位置不同，受（shòu）力不同。軸承在工作時各個滾動體所承受的載荷將（jiāng）由零逐（zhú）漸增大到Z大值，然後再逐漸減小到零。因此，滾動體承受的是變載荷。對（duì）於工作時旋轉（zhuǎn）的（de）內圈上任意一點，在（zài）承載區內，每次與滾動體接觸就受載一次，因此，旋轉內圈（quān）上任意一點的載荷及（jí）應力是周期性變化的（de）。對（duì）於（yú）固定的外圈，各點所受載荷隨位置不同而大小不同，對位於承載（zǎi）區內的任意一點，當每一個滾動體滾過便受載一次，而所（suǒ）受載荷的Z大（dà）值是不（bú）變的，承受穩定的脈動循（xún）環（huán）載荷。外圈承載區任意一點的應力變化情況如圖2所示。

　　通過提升係統圖可以看出，作為（wéi）支撐件，天輪軸承在罐（guàn）籠自重、提升、平衡鋼絲繩自重（chóng）、提升重物及鋼絲繩張力的作用（yòng）下，始終處於受力狀態，通過受力分析可知，其Z大受力點處於第Ⅲ象限，與鉛垂方向約呈19.5°角位置，與（yǔ）故障（zhàng）點位置進行比對發現，故障點位置與Z大（dà）受（shòu）力點位置基本吻合。天輪軸承內（nèi）圈與主軸（zhóu）連接配合，外圈與軸承座孔連接配（pèi）合，提升係統運行後，天輪軸承（chéng）內圈與滾動體、保持架隨主軸一起轉動，外圈固定不（bú）動。綜合（hé）分析得出如下結論：故障現象的產生是由於該處始終處於受力（lì）狀態（tài），且持續受Z大脈動循（xún）環載荷的作（zuò）用，造成疲勞（láo）點蝕損傷。於此同時也不難發現，由於（yú）軸（zhóu）承中徑（jìng）向遊（yóu）隙（xì）的存在（zài），軸承中負荷區將減小，除了包括Z大受力部位的承載區，軸承外圈其他部位（wèi）基（jī）本不受力，處於非工作狀態（tài）。

　　4　解決方法

　　解決（jué）問題Z有效、Z直接的方法就是將有損傷的軸承更換掉。采用此（cǐ）方法，首先，必須（xū）購置一套價（jià）值萬餘元的同型號軸承，因其所處的（de）使用位置及其重要性，該軸承一般選用進口（kǒu）軸承，軸承（chéng）到位後，即實（shí）施更換。我礦（kuàng）是（shì）落地式多繩（shéng）摩擦提升機，天輪處在井架頂部，據地麵高度（dù）約25米，且天輪上下平台麵積有限，空間狹（xiá）窄，作業過程中，天輪組起吊、舊軸承拆卸、新軸承加熱、加熱後安裝（zhuāng）等作業都是現場完成，對高空作業而言，作業難度相當大，作業安（ān）全性極差，而且施工時間長，影響礦井正常提升，因此，不是（shì）萬不得已，盡（jìn）可能不采用此法。

　　通過軸承受力分析可知，在正常情況下，其受力特點是：軸承外圈非受力部分占到圓周長約1/2-3/4，而且，一旦（dàn）軸承安裝定位，外圈（quān）固定，受力與（yǔ）非受力部位即固定不（bú）變。因此，根據這個特點，決定（dìng）采取軸承外（wài）圈轉（zhuǎn）向的方法解決問題，具體方法步驟如下：打（dǎ）開故障天輪（lún）組兩端軸（zhóu）承座端蓋、上蓋，吊起天輪組，將故障軸承（chéng）外圈逆時針旋轉120°（也可順時針旋轉），即將（jiāng）有損傷的部位旋（xuán）轉至（zhì）非受力部位，為了保持天輪組（zǔ）件轉動精度的統一性，將（jiāng）另外一端的軸承外圈（quān）也同步旋轉120°，天輪組重新落入軸承座孔安裝固定，通過（guò）如此操作（zuò），合理有效（xiào）的解決（jué）了軸（zhóu）承外圈（quān）損傷後的安全再使用問題。這樣處理後，經過一個時期的運轉使用，其受（shòu）力（lì）特點決定軸承外圈該受力（lì）部位仍可能再受損，倘若受力部位再損傷，可采取同樣的方法進行處理，亦即一套軸承在沒有其他特殊問題（tí）的情況下，可以延長兩個使用（yòng）周（zhōu）期安全（quán）再使用。大膽的說，每次旋轉90°，可以延長三個使用（yòng）周期，但考慮到軸承本身製造的使用壽命和受力的合理性，故采取折中保守（shǒu）的（de）方法，每次（cì）同方向旋轉120°予以安全再使用。

　　5　效果及效益評估價

　　采用此方法處理（lǐ）後，截（jié）止筆（bǐ）者發（fā）稿之前的（de）2014年5月31日，再次打開檢查該軸承，使用狀（zhuàng）況良（liáng）好，未發（fā）現異（yì）常的損傷（shāng）。因此，與更換軸承方法相比，不但節省了萬餘元的軸承購置（zhì）費和（hé）前期大量的準備工作，還避免了一次大型（xíng）高危作業（yè）活動，同時可（kě）縮短施工時間約（yuē）16小時，不但使用效果好，還安全高效，解除了新副井（jǐng）提升係統的安（ān）全隱患，確保其安全運（yùn）行，經（jīng）濟、社會效益（yì）顯著。此法對有類似情況的設備修理維（wéi）護均可借鑒使用，具有一（yī）定的（de）推廣應用價值。

　　參（cān）考文獻

　　[1]吳宗澤.機械零件[M].中央廣播電視大學出版社，1986.
 

來源（yuán）：《矽穀》2014年第14期