采煤机第一传动轴机加工工艺改进

[摘 要]本文就我公司采煤机第一传动轴和旋转密封在使用过程中出现的问题，分析了两者之间的磨损机理，从多个方面分析讨论提高旋转轴寿命的方法，最后，从机加工工艺路线进行改进，提高旋转轴的使用寿命和采煤机的生产效率。

[关键词] 采煤机 旋转轴 工艺改进 提高寿命

中图分类号： TD42161. 文献标识码： B 文章编号

引言

油封是以其唇部极窄的密封接触面与旋转轴以一定的压力接触，并在液体作用下实现密封，作为弹性体密封件，油封的断面形状及箍紧弹簧使唇口对轴具有较好的追随补偿性能，从而能以较小的唇口径向力获得良好的密封效果。轴表面状态的恶化，使得其接触面失效，从而引发泄漏，这一问题受到多方关注和探讨。

1 问题的提出

采煤机第一传动轴（如图1所示）在采煤机工作中起着承前启后的关键作用，贵州某矿在使用我公司571kw采煤机期间，一轴因漏油频繁产生噪音、发热和烧毁电机等问题，给矿方带来巨大的损失，据统计，有近百种因素会导致油封漏油，除了油封本身材料、轴的质量、还包括密封介质、环境温度、腔体压力、旋转速度等等因素，由于采煤机一轴可换性不

强而且成本较高，这里我们就对旋转轴进行试验，展开讨论。 图1 第一传动轴装配

2 研究方法及解决方案

2.1 轴的硬度的影响

下面是旋转轴硬度变化的一组试验数据。

实验材料：一般材料要求为碳钢或碳素合金钢，这里我们选取12Cr2Ni4，轴要进行调质处理。

实验条件：每个周期环境温度14小时，高温（120℃）6小时，停机4小时， 共10个周期。

检测方式：表面粗糙度仪、影像测量仪、洛氏硬度计、目测等

实验数据

洛氏硬HRC 16 25 33 42 53

表面粗糙Ra 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

尺寸变化 -0.26 -0.12 -0.043 -0.025 -0.013

目测情况 有沟槽 有沟槽 有磨痕 光环带 光环带

明显 较明显 细小 不明显 无

由图表我们可以看出，在先不考虑对密封件磨损的情况下，选取相同的材料，温度，表面粗糙度，轴硬度越高，轴的磨损越不明显，在硬度达到HRC53时，轴磨损基本不能目测。

2.2 轴的材质和处理方法的影响

一般要求材料为碳钢或碳素合金钢，特殊介质时使用不锈钢。轴要进行调质处理，密封部位的表面硬度推荐在HRC30以上， 这样容易获得合宜的粗糙度，特殊要求时还要更高一点，调质处理时间要长一点速度要慢，尽量保证其表面组织结构均匀。

图2 轴的材料、热处理方法和磨损之间的关系

由图2可以看出， （1）镀铬和渗氮处理的轴工作时， 轴面磨损比油封唇口磨损小的多（2）渗碳淬火时轴的磨损最严重， 高频淬火次之（3）渗氮处理时油封唇口磨损最严重（4）综合两种磨损的程度看以镀铬处理最好， 其次为渗氮后砂纸打磨处理在各种处理方法中， 唯独用喷涂陶瓷材料的方法最理想， 几乎不产生磨损， 喷涂后用金刚石刀具精加工即可，但该加工方法普及程度不高而且技术还不太成熟。

此外， 喷丸处理不仅可强化材料而且还可形成微型动压油膜结构， 对维持密封间隙中稳定的油膜， 减小油封唇口的磨损是有利的。

2.3轴的表面粗糙度和其他因素的影响

轴的表面粗糙度与密封件的线速度有关系。其表面粗糙度随着油封线速度的增加，光洁度要求也越高，但并不是越高越好。太光滑的表面存不住油膜，将会使橡胶体与轴直接产生干摩擦，这样反而会缩短油封使用寿命。一般来讲，轴的表面粗糙度不要超过Ra0.2，否则会使密封效果变差。国家标准 规定（GB1801）轴的表面粗糙度为Ra0.2～0.63，Rmax0.8～2.5 .为了安装油封时不损坏油封唇口，轴应该进行合理的倒角，并且还要保证无毛刺和划痕。轴的倒角15°-30°。轴的精度对密封性能影响不大，但一般不超过h11（GB1301）。国外对于无压油封一般为h9～h11，但对于有压油封大都采用h8。

综上所述，我们选择渗碳淬火保证轴硬度的前提下，磨掉渗碳层对其进行镀铬处理能达到减缓一轴磨损，延长寿命的作用。为此我们对采煤机一轴的工艺加工路线改进为：粗车-探伤-调质-车工（齿顶车成）-滚齿-渗碳-车工（装密封处碳层留合适）-淬火-车工-磨工-镀铬（装密封处镀铬）-磨工-磨齿-车工（切掉加长部分）-插齿-检验-喷丸-钳工。

3 结语

经过对此次采煤机第一传动轴加工方案的优化及工艺改进，我们有效提高了该零件机械使用性能，延长了使用寿命，提高了产品的质量，保障了采煤机连续生产，并总结了一定的经验，为后续生产加工提供了一些有用的参考。

参 考 文 献

[ 1 ] 成大先. 机械设计手册.常用工程材料分册.第1版.北京：化学工业出版社.2005.9

[ 2 ] 王先逵. 机械加工工艺手册.第1卷.第2版.北京：机械工业出版社.2006.12

[ 3 ] 孙邦俊. 油封旋转动密封对轴表面状态提出的要求.河北工学院.1994.4.12

作者简介：成跃，1988年生，学士，助理工程师，主要从事机械加工工艺方面的工作