WK―20型矿用挖掘机前提升一轴齿轮折断故障预防

【摘 要】WK-20型挖掘机属于矿用机械正铲式挖掘机，适用于年产量一千万吨级以上的露天矿山，主要用来剥离和采掘岩石及矿石。WK-20型挖掘机主要由回转、行走、提升、推压等系统组成，提升机构是挖掘机工作机构的重要的组成部分。主要由提升电动机、减速机、卷筒、钢绳等部件组成，承担着铲斗的提升和下降。本文就WK-20型矿用挖掘机前提升一轴齿轮折断现象进行分析讨论，对相关的预防措施进行了列举，仅供参考。

【关键词】WK-20型挖掘机 提升一轴 齿轮折断 预防措施

1 概述

在挖掘机作业中，提升系统运转率最高，铲斗的提升和下降十分频繁，受到冲击载荷复杂多变，容易发生故障，太原重工股份有限公司生产的3台WK-20型挖掘机在某矿山正常工作2年后，前提升一轴出现不同程度的裂纹及折断现象。因此，分析这一故障的原因和探讨预防性措施，利用先进仪器进行诊断，对提高挖掘机设备完好率、作业率、台班效率有着很重要的意义。

2 提升机构工作原理

提升装置是由两台交流变频电动机来带动提升传动装置，提升传动装置由两个双减速齿轮系组成，共同带动提升卷筒齿轮（如图1所示）。

图1 提升装置图

提升卷筒齿轮直接固定在提升卷筒上，并带动卷筒和提升钢绳，控制着铲斗的提升和降落。提升机构的齿轮装置被放入油密封的齿轮箱里，该齿轮箱上有通气孔，防止箱内压力过大。提升齿轮箱的由两种装置提供：强制轴承和喷射齿轮的提升装置；以及提升卷筒油密封的中央装置。齿轮箱本身成为提升卷筒的侧支柱，并且被焊在回转平台上。提升制动器装置由两个气动盘式制动器组成。制动器装在提升传动装置输入（一级减速）轴的末端上。制动器启动时，将使提升卷筒不能运动。

3 前提升一轴齿轮折断的原因分析

3.1 操作原因对前提升一轴造成的损坏

由于WK-20型矿用挖掘机提升系统与行走系统共用一个模块，在提升工况模式下，前提升又为主提，后提升为从提，因此发生提升一轴裂纹及断齿的一般是前提升。操作人员责任心不强，在操作过程中出现盲目操作，引起设备各机件冲击。冬季司机未遵守操作规程，没有进行空载、轻载试车，设备启动后直接满载运行，也会对提升系统造成影响；底板的平整度也对工作有影响，由于爆破质量不好，特别是局部出现凹凸不平时，挖掘机会出现“三脚着地”，这样在挖掘过程中，由于提升受力不均匀，也会遭受损坏。

3.2 轴与轴承的间隙对齿轮及轴的影响

根据齿轮工作特点，在传递功率和运动过程中，轮齿齿根产生弯曲应力，齿面产生接触应力，齿面间相对滑动摩擦而产生磨损。通过对断齿的分析，发现齿轮面均有偏啮合现象，这样就造成齿轮轮齿局部磨损加重，有效断面变小，及整个轮齿受力不均匀，局部应力过大，从而导致断齿故障的发生【1】。

3.3 不良

提升减速箱的齿轮和轴承是用减速箱内的齿轮油浴溅。一旦油量不足，或者系统发生故障、管路被减速箱内漆皮、外界混进的细小纤维堵塞，造成油泵压力不足，不良，导致前提升一轴及轴承非正常损坏，被迫停机更换。

3.4 维护检修质量及日常检查力度不足

出现提升系统故障后，由于维护人员的检修能力参差不齐，未按标准作业流程进行，使得检修后运行一段时间，又出现重复故障；另外岗位点检不到位，设备发出异常声音后，未及时停机检查，造成故障扩大[1]。

3.5 产品问题

齿轮的形状及受力都比较复杂，所以对齿轮材料的机械性能要求很高，由于某矿山地理位置特殊，冬季持续时间较长，如果齿轮材料中硫和磷的含量越大，钢的塑性和韧性就越差，抗冲击性能也越差，钢就会变的很脆。一旦提升系统受到冲击，齿轮就会裂纹甚至断齿[2]。

4 预防措施

（1）提高司机操作水平，尽量减少误操作、强行及超级操作，对司机进行严格的培训与管理考核，改变不良操作习惯，讲究柔和操作；避免动载荷对设备造成的危害。另外挖掘机的作业场地应尽量平整坚实，选择合理的挖掘方式进行采掘。（2）加强日常对设备的点巡检，通过看、听、触摸、闻的方法，判断设备运行状况，另外积极引进先进的检测仪器，提高设备的诊断水平。（3）通过定期按规定对油脂取样进行检测，设备启动后听油泵声音，尤其在冬季，如果声音比较尖锐，振动大，通过清洗滤网和换季更换油品的措施解决上述问题。（4）在设备进行检修时，要结合现场实际对齿轮的安装误差进行检测和控制，保证安装精度[3]。

5 结语

对于设备上的某些零件远没到使用寿命就经常遭到损坏，应引起重视。在尊重科学的前提下，有所创新，从而减少或防止设备故障的发生，保证设备正常工作，为企业创造更大的经济利益和社会效益。

参考文献：

[1]潘宏侠，姚竹亭.齿轮传动系统状态检测与故障诊断[J]；华北工学院学报，2001年04期.

[2]张延超.故障齿轮传动系统动力特性分析与寿命研究[D]；西北工业大学，2006年.

[3]吴莹锋.矿用挖掘机行走减速器故障诊断技术研究[D]；吉林大学，2007年.

作者简介：郭文秀（1984―），男，汉，内蒙古包头市白云矿区，挖掘机司机。