WK—20型电动挖掘机行走末级减速箱轮齿折断故障预防
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【摘 要】 针对目前在冶金矿山大量使用的wk-20电铲行走末级减速箱存在的齿轮掉齿故障进行科学合理预防，克服由于人员操作不当、零备件更换不及时而造成的设备损坏，降低设备故障率。
【关键词】 wk-20电铲 行走减速箱 齿轮 间隙
前言：近年来，国内外矿山露天开采的比重越来越大，露天矿生产除了采掘矿石外，还要剥离大量的岩石，要完成如此巨大的矿岩工程，加速矿山的建设和生产，只有一流的采掘设备才能满足需要。太原重型机器厂生产的WK-20型电动挖掘机便是其中的一种。WK-20型电动挖掘机是太原重工近几年开发的大型矿用机械正铲式挖掘机，它可与载重量为154t～220t的矿用自卸汽车配套，适用于年产量超过1000万吨以上的大型矿山进行岩石剥离和物料采装作业。该设备采用国际近期主要研究发展的、已经被实践证明为成熟的交流变频和PLC控制技术，采用交流变频电机驱动的齿轮-齿条推压式大型矿用挖掘机。该设备推压机构采用硬齿面圆柱齿轮传动，并配有力矩限制装置。铲斗采用铸焊结构。斗体采用高强度钢板与铸造高锰钢斗唇焊接而成。斗杆采用双梁、变截面和变板厚组合式高强度斗杆，推压齿条采用高锰钢铸造齿条。行走驱动方式采用左、右履带单独驱动。行走减速机采用硬齿面圆柱齿轮传动。提升、回转、推压等传动机构采用盘式制动器。传动机构稀油采用分散油池独立循环系统；油脂采用定时、定量、自动、集中供油和喷射系统。电气系统为“上位综合监控系统+PLC+基础变频传动”组成的三级控制系统。上位综合监控系统检测和显示挖掘机的运行状态，PLC实现整机运行的时序逻辑控制；变频传动驱动各机构协调动作，实现可控运行。三级之间数据交换通过PROFIBUS DP总线通讯实现。变频传动使用能量再生式（回馈式）公用直流母线变频调速方案。
1 论题的提出
露天铁矿主要是为钢铁企业提供原料，它所采掘的物料没有进行精加工，只是经过爆破碎裂以后的原始矿岩，生产环境非常恶劣，对设备的损害程度较大，使用设备的技术性能要求也就较高，所以有效地提高WK-20型电铲的生产效率，降低故障率，在当前经济形势下为实现企业的良性发展，有着相当重要的现实意义。包钢集团首次使用WK-20型电铲是在2007年白云鄂博铁矿主矿车间，2009年于巴润矿业公司投入使用，该设备从设计制造、电气控制、机械传动等各方面都比较先进，以其优良的性能，较高的效率，得到包钢矿山系统的一致认可。但在近几年的使用过程中，Wk-20型电铲行程部分末级减速箱频繁出现齿轮及轴断裂故障，造成长时间停机，严重影响生产，并导致生产成本增加。
2 原因分析
（1）从多次断齿情况来看，所掉齿全部为整齿，且未出现明显的点蚀与磨损，经分析认为行走末级减速机采用硬齿面圆柱齿轮[1]传动，该齿轮具有较强的耐磨性、耐腐蚀性，但抗冲击能力较差，在行走过程中如遇较大阻力后易导致轮齿折断。（2）行走末级减速机出现断齿故障后，分解检查发现末级驱动轴的轴瓦与轴的间隙均超过了 3mm 的极限间隙，由于轴向间隙过大导致齿轮副啮合不好也是轮齿折断的一个主要原因。（3）设备故障现场多为松软部位，履带板出现一定的沉降，导致设备行走时阻力过大，操作人员采取措施不当，导致轮齿承受过大的载荷[2]而发生断裂。（4）末级驱动小齿轮轴的轴瓦磨损，导致末级驱动小齿轮轴与行走减速箱输出轴不同心，使末级驱动小齿轮轴承受过大的载荷而发生断裂。（如图1图2）
3 预防措施
（1）厂家说明书建议末级驱动小齿轮和大齿轮的齿及小齿轮轴的轴瓦应每隔5000小时检查一次，末级驱动轴的轴瓦每隔3000小时检查一次，在现场将检查时间缩短为每1000小时（两个月）检查一次，一旦测得轴瓦与轴的间隙为3mm±10%即进行轴瓦更换。（2）加强制动器闸衬厚度的检查，磨耗到余量小于4.77mm或闸衬受到油脂污染后，要及时进行更换或调整，保证制动器良好的制动效果，避免电铲采掘受到爆区矿岩的反作用力时，由于制动不良而引起电铲前后移动，使末级减速箱内部齿轮受到剧烈冲击。（3）电铲在松软地面作业，必须保证底板的平整度，适当将两履带板中间部位多挖掘一些，待两侧履带板前行时经过碾压后保持良好平整度。（4）严格按照技术规范进行设备的转向作业，即通过控制器控制设备两侧行程部分一快一慢或一前一后进行转向作业，保持最小转角15°—20°以下，将履带牵引装置的磨损降低到最小。（5）严禁只使用设备单侧履带动作进行转向作业。移位如需扭车时，要选择坚实平整地面，禁止大角度扭车，退车选择小角度。（6）根据爆区爆破后的矿岩情况合理设计采掘工艺，尽可能进行依次顺采，减少设备大角度扭车的次数，一次采掘必须做到清理干净，避免反复开车移位，严禁留棱带。（7）电铲在进行移车作业时如出现行程机构不动作故障后，严禁盲目进行前后试车，必须确定设备不动原因，避免将掉齿故障进一步扩大。
4 实施效果
通过以上防范措施的联合执行，在巴润矿业公司运行的三台WK-20电铲行走末级减速箱齿轮掉齿故障有了明显的减少，因此有效的降低了设备维修费用以及维护工人的劳动强度，提高了设备的可开动率，从而达到提高设备的采装效率的目的，在同类设备上具有一定的推广意义。