◆摘要：文章对投放至黑岱沟露天煤矿的WK-55电铲设备的非齿轮侧轴断裂故障发生主要成因进行了分析，并以此为指导，提出了WK-55电铲提升滚筒故障的修复方案，即制作新的滚筒轴、法兰以及辐板结构，对轴与法兰实施更新处理，同时进行新的辐板锻件焊接，并在此基础上组织应力消除处理，旨在降低WK-55电铲提升滚筒故障的发生概率。

◆关键词：WK-55电铲;提升滚筒;故障原因;故障修复

一、引言

电铲设备在煤矿生产中发挥着极为重要的作用，但是由于其实际生产工况环境相对恶劣，且运行条件复杂，所以极容易产生故障问题，特别是其中包含着的提升滚筒结构极容易发生断裂故障，致使整个电铲设备运行平稳程度下降，也不利于煤矿生产实践。因此，需要重点落实对电铲提升滚筒故障的分析与处理，尽可能延长其使用年限。

二、WK-55电铲提升滚筒的故障案例及其表现说明

WK-55电铲机高约22米，总重量1400吨，其斗容量为55立方米，年生产量可达1200万立方米，即月挖掘100万立方米，是太原重工股份有限公司具有完全自主知识产权的现代大型机械。该型号电铲设备为黑岱沟露天煤矿区内投放的主要电铲设备。

国家能源集团投放至黑岱沟露天煤矿的WK-55电铲设备持续运行时间较长，且相应设备的累计运行时间超出三万小时，运行中发生WK-55电铲提升滚筒故障的频率逐年递增，如非齿轮侧轴断裂故障等，降低WK-55电铲提升滚筒的运行质量与平稳程度。

在发生非齿轮侧轴断裂故障后，设备维修中心立即安排专业技术人员进行故障查看与处理，对断口展开全面性检查，发现其特征与疲劳损伤断裂的主要特征相吻合。在断口位置，提取到的晶粒均匀分布且细致性较强，并未观察到肉眼可见的、明显的加工缺陷。主动与生产厂家进行联系，判断该WK-55电铲设备严格遵循国家与行业标准完成设计、加工与制造，相应性能等也与规范要求、图纸资料内容保持一致。

三、WK-55电铲提升滚筒故障的主要成因分析

（一）长期满负荷运转导致断裂故障

就黑岱沟露天煤矿中投放的WK-55电铲设备实际生产运行情况来看，其长期维持在满负荷运行的状态下，年度累计运行时间为六千 小时左右，总体累计运行时间超出三万小时。结合煤矿环境条件可以了解到，WK-55电铲设备主要在恶劣气候条件下长期保持重超载、满负荷运行，且发生碰撞问题的概率偏高;同时，WK-55电铲设备的提升滚筒结构本身在运行中就需要频繁进行正反转、启动与制动，所以实际承受着的交变荷载维持在偏高水平;加之露天矿生产中本身存在着电压波动程度较大等问题，综合导致WK-55电铲设备的滚筒面板与辐板焊接的位置、轴与辐板焊接的位置等在设备实际运行中承担主要受力责任的位置产生轻微损伤。同时，受到WK-55电铲设备长时间运行的影响，这些轻微损伤逐步扩大最终发展为轴断裂问题，导致WK-55电铲设备提升滚筒结构出现明显的运行故障。

（二）实际运行工况恶劣导致断裂故障

综合观察投放在黑岱沟露天煤矿区内的所有WK-55电铲设备以及其他型号电铲设备，发现在提升滚筒相同位置均存在着不同程度的损伤;而对比投放在附近其他矿区内的电铲设备提升滚筒结构，发现虽然也存在不同程度的损伤，但是总体损伤程度相比于黑岱沟露天煤矿区内WK-55电铲设备提升滚筒损伤程度更低（使用时间与设备型号相同）。总结发现，造成这一结果差异性的主要原因为，黑岱沟露天煤矿区的工况条件更为恶劣，相比于相邻矿区，黑岱沟露天煤矿区的岩层厚度更大，即便在实施爆破处理后也会生成大量大块岩石，相对应的，该矿区内投放的电铲设备在实际运行中受到的损伤程度也更为严重，所以损伤程度也较为严重。

（三）操作不当导致断裂故障

如果在操作WK-55电铲设备的过程中，技术人员没有将提升与下放控制器移动至中间零位，极容易导致提升滚筒结构损坏程度增高的问题发生，从而加速非齿轮侧轴断裂故障的生成。实际操作中，要求着技术人员在落实提升与下方操作转换时，控制主令控制器由提升方向返回至中间零位，并在此基础上操作主令控制器移动至下放方向。依托这样的操作，能够降低电铲提升滚筒结构在实际生产工作中轴承位置承受的反向作用力大小。总体而言，受到长期性操作不当的影响，也使得WK-55电铲提升滚筒故障频发。

四、WK-55电铲提升滚筒故障的修复方案与实践

（一）故障修复方案的设计

在WK-55电铲设备中，提升滚筒辐板与连接轴均包含在锻件的范畴内，在针对提升滚筒的非齿轮侧轴断裂故障进行解决处理时，主要落实对滚筒轴、法兰以及辐板的重新制作，对轴与法兰实施更新处理，同时进行新的辐板锻件焊接，并在此基础上组织应力消除处理。WK-55电铲提升滚筒故障的修复方案具体操作要点如下所示：

在原有提升滚筒、辐板位置进行轴结构的切除处理，并从原有滚筒结构中切除法兰以及辐板;对法兰、轴结构实施重新性的加工锻造，组织探伤检验，并在检验合格后安装轴结构;依托过盈配合的方式处理法兰、轴结构、辐板之间的配合关系，针对法兰与辐板展开加热焊接，并在缓冷后组织探伤检验;在滚筒内加设外侧辐板，落实加热焊接处理，并在缓冷后组织探伤检验。需要注意的是，整个故障修复过程对于焊接有着较为严格的要求，且在选取板材、锻件时，必须要保证相应构件通过探伤检验;在实际的焊接操作前需要针对焊接区域实施预热处理，同时严格控制焊接过程中的温度，避免相应区域的温度参数出现较大的波动情况;完成焊接操作后，可以依托在外部包裹绝缘毯的方式实现缓冷处理;针对所有的焊缝，均要实施无损探伤操作，严禁存在裂纹。

（二）故障修复工艺的实施

提前引入机加工操作落实对断轴结构的全面剔除，并重点实施以下WK-55电铲提升滚筒故障修复工艺操作：

第一，在机床位置，对滚筒结构现实情况（是否存在变形等）、加工工艺基准等内容落实全面性检验与确认，并将所有获取到的信息数据实施汇总记录。第二，针对存在于Ф380毫米轴端的各类零部件进行拆除操作，包括隔套、轴承、定距环、挡盖等等。明确滚筒与齿轮的相配位置，并进行明显标记，随后组织螺栓螺母（数量为36套）以及齿轮的拆卸。在此过程中，相关人员要注意使用保护性拆除手段，尽可能规避拆除操作中损毁零部件问题的发生。提取齿轮防护罩，对其密封部位实施外观检验，使用修磨抛光的方式消除磕碰痕迹或是划痕。第三，在切割操作的支持下，落实对Ф380毫米轴端外露轴径部位的切除处理。第四，针对存在于Ф380毫米轴端轴承座孔内的轴径，主要利用镗床钻镗掉处理的方式实施清除。在整个加工过程中，要求严格依照相关工艺标准要求落实找正、垫平、卷圆处理，且要着重规避对轴承座孔造成损伤，并需要相关人员对相应座孔的现实尺寸公差进行精准检测与记录。第五，控制滚筒装置轴较大尺寸的一端保持向上，针对Ф410毫米轴端的辐板展开切割处理，吊出辐板以及残轴。第六，严格依照工艺基准在立车上落实找正垫平操作，并针对新辐板的内圆止口实施加工焊接处理。在此过程中，要求对原有止口直径进行增大处理（增加6毫米），以此体现出对由焊接导致的热影响区实现消除的效果。第七，对新的轴承座结构与辐板展开配置与焊接。实践中，为了更好消除焊接应力，可以引入振动时效的方法，并在完成焊接操作后针对焊缝实施探伤检验，确保相应结构的安装符合工艺要求。第八，在把控工艺标准要求的条件下，在镗床上组织找正、垫平、卷圆处理，对所需要焊接座的孔进行加工。与此同时，要求严格保证新开设的孔与未更换端的轴承座孔之间维持在同心度水平。第九，完成新滚筒结构的加工后，将其转移至加热炉内实施加热处理，促使新滚筒结构的温度上升至180℃，随后组织10小时的保温操作;将新滚筒结构转移出加热炉、摆正，并落实对新滚筒轴的吊装。提取前期操作中标注出的位置结构进行齿轮结构以及螺栓螺母的安装，拧紧所有螺栓螺母。第十，在车床上展开对轴两端、滚筒上工艺基准处同心度的严格检验，提取误差，保证相应误差数据维持在可控与允许范围内，以此维护整个修复操作的质量水平。

五、总结

综上所述，WK-55电铲为黑岱沟露天煤矿区内投放的主要电铲设备，在长时间的生产中，发生非齿轮侧轴断裂故障的频率增高。对相应故障的成因进行深入探究发现，受到长期满负荷运转、实际运行工况恶劣、操作不当的影响，提升滚筒故障问题更为常见。针对这一问题现状主要设定如下修复方案：落实对滚筒轴、法兰以及辐板的重新制作，对轴与法兰实施更新处理，同时进行新的辐板锻件焊接，并在此基础上组织应力消除处理，以此实现对WK-55电铲使用年限的延长。

参考文献

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