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多绳摩擦式矿井提升机减速器的改造

多绳摩擦式矿井提升机减速器的改造

2017/10/17

  目前,大多数矿用多绳摩擦式提升机仍然配套使用弹簧基础减速器,由于这些老式减速器使用已年久,弊端越显突出,如弹簧基础减速器的非正常振动,不仅影响提升机的安全运行、减速器的使用寿命及井塔建筑物的安全,而且能耗大,日常维护和检修量大。近年来,平行轴软齿面圆弧齿轮减速器逐步由硬齿面渐开线行星齿轮减速器所取代,且已在矿山、轧糖和水泥等工业领域广泛地应用,提高了减速器的寿命和可靠性,降低了减速器成本。因此,笔者对某矿JKM4×4 多绳摩擦式提升机采用的 ZHG100 减速器进行技术改造。

  1 改造原因

  某矿 JKM4×4 多绳摩擦式提升机原采用 ZHG100 减速器,由于使用年限已久,减速器齿面严重损坏,使提升机系统安全可靠运行存在着严重隐患。

  JKM4×4 多绳摩擦式矿井提升机改造前后的主要技术参数如表 1 所列。

  表 1 JKM4×4多绳摩擦式矿井提升机改造前后的主要技术参数对比

  

 

  ZHG100 减速器是 20 世纪七八十年代设计的,也是为JKM4×4多绳摩擦式提升机配套使用的。其特点是属于同轴分流式,即为中心驱动齿轮减速器。输入轴和输出轴在同一水平直线上 (如图 1),单电动机驱动,两级平行轴软齿面圆弧齿轮传动,圆弧齿轮为调质+滚齿工艺。该减速器使用多年后齿面损坏严重,严重影响了提升机系统的正常工作,为此必须进行技术改造。

  

 

  1. 输入轴 2. 中间大齿轮 3. 中间小齿轮 4. 低速大齿轮

  5. 输出轴 6. 机体

  图 1 ZHG100 型减速器结构

  2 改造方案

  2.1 改造总体要求

  根据该矿的实际情况,减速器整机技术改造的总体要求是:① 提升机延用原电动机;② 4 根钢丝绳最大静拉 (张) 力差 1 800 N 保持不变;③ 主减速器速比 11.2 保持不变;④ 提升机的卷筒位置保持不变。

  2.2 具体实施方案

  为了保证改造后的减速器输出轴与提升机主轴正确的联接,改造后的减速器选用《ZZ 行星齿轮减速器》 标准中的单级派生 ZZDP1250-I-12 型行星齿轮减速器,其结构见图 2,装配形式见图 3。该减速器采用优质低碳合金钢锻件,渗碳淬火+磨齿工艺,硬齿面渐开线齿轮传动,具有体积小、重量轻、寿命长等优点。

  由图 2、3 可知,该行星齿轮减速器输入齿轮轴是上置式布置,即它位于行星减速器输出转架轴的正上方,属于装配形式Ⅰ,这样原电动机在原有的基础上需要向上抬高输入级 (平行轴传动) 中心距 a。

  

 

  1. 输入齿轮轴 2. 前机盖 3. 机体Ⅰ 4. 机体Ⅱ 5. 内齿圈 6. 行星轮 7. 太阳轮 8. 后机盖 9. 输出转架轴 10. 齿轮 11. 输入级出轴

  图 2 ZZDP1250-I-12 型行星齿轮减速器结构

  

 

  

 

  图 3 ZZDP1250-I-12 型行星齿轮减速器的装配形式

  3 改造内容及改造后的总体特点

  3.1 减速器

  改造前后减速器的主要技术参数对比如表 2。

  表 2 减速器改造前后的主要技术参数对比

  

 

  3.2 联轴器

  改造后的减速器,其高速轴联轴器更新为缓冲性能更好的弹性棒销联轴器。改造前的 ZHG100 型减速器与提升机主轴之间是精制螺栓刚性联接,改造后的 ZZDP1250-I-12 型行星减速器与提升机主轴之间联接需要新增一个低速轴齿轮联轴器,它是一个特制的非标准齿轮联轴器。其结构特点:左半套 (提升机主轴端) 与提升机主轴法兰盘联接,它是用数个特制的六角头精制螺栓联接的半刚性法兰联轴节;右半套 (减速器端) 与新减速器低速 (输出) 转架轴联接,它是用数个圆柱骑缝销联接的半齿轮联轴节。

  由于受现场提升机机房工作场地的限制,需要把 ZZDP1250-I-12 型行星减速器低速转架轴的轴伸尺寸缩短到一定尺寸。为了保证改造后的减速器安全可靠地传递扭矩,需对圆柱销联接强度的校核计算。把输出转架轴轴头原有的轴伸联接形式 —— 2 个互成 120°的切向键改为用数个圆柱骑缝销联接,而它们的分布圆直径要与提升机主轴法兰盘端面上的分布圆直径保持一致。这样,齿轮联轴器的提升机主轴端半刚性法兰联轴节与提升机主轴仍采用精制螺栓联接,制造厂在加工半联轴节上的螺栓时需利用原减速器输出轴法兰盘做钻模,预留余量。改造后的减速器到达使用现场后,与提升机主轴法兰盘端面对接找正完毕后,在其原有精制螺栓孔的基础上重新一起扩、铰孔。同时精制螺栓的外圆也要留有一定余量,留待现场与精制螺栓孔选配修磨,其局部示意图见图 4。

  

 

  1. 提升机主轴法兰盘 2. 行星减速器齿轮联轴器的左半套

  图 4 配作扩、铰孔局部示意

  3.3 改造后的总体特点

  为了保证各零部件安装位置的正确性及技术改造方案的认真实施,需要到使用现场测绘相关数据,同时还要参照用户提供的有关图纸。并以此数据和图纸作为技术改造设计及生产加工制造的依据,改造后的配置见图 5,其特点有以下 4 点。

  

 

  1. 精制螺栓 2. 提升机主轴 3. 齿轮联轴器 4. ZZDP1250-I-12 行星齿轮减速器 5. 减速器底座 6. 弹性棒销联轴器 7. 制动器底座 8. 电动机 9. 电动机底座

  图 5 减速器整机改造后的配置

  (1) 改造后的减速器安装在原 ZHG100 减速器的基础上。为了充分利用和保留原减速器及电动机原有的水泥基础,减少改造的工作量,方便现场,确保原有的水泥基础不被破坏,达到快速、准确地安装,以及由于改造后的减速器与原减速器中心高又不一致,相差行星减速器输入级中心距 a,所以在改造后的行星减速器整机下方需要增加一个过渡焊接机架 (底座)。同样,由于轴向尺寸和中心高变动的缘故,电动机下方也需加一个过渡焊接机架 (底座)。2 个焊接机架在保证它们的刚性及其结构合理性的基础上,其连接尺寸分上、下两部分:下半部分保证分别与原减速器、电动机的水泥基础联接 (利用原有地脚螺栓孔);上半部分保证分别与改造后的减速器地脚孔、电动机地脚孔联接。焊接机架起承上启下的作用。

  (2) 由于减速器的改造,使相关各零、部件的安装位置发生了变化,所以提升机机房要有足够的工作场地,才能达到改造后的要求。如这次技术改造,电动机的安装位置后移了 362 mm。

  (3) 由于改造后减速器的高速轴联轴器的更新和总体布置的需要,电动机新的制动器放置其焊接机架上。

  (4) 相应增加与 ZZDP1250-I-12 型行星减速器配套使用的专用润滑站。

  4 改造后的经济效益分析

  改造后的行星减速器,其经济效益如下:

  (1) 行星减速器机械传动效率高、传递扭矩大,增大了提升机系统工作能力,降低了电耗节约了能源。

  (2) 行星减速器齿轮的设计制造精度高,避免了更换减速器备品备件给提升机正常生产造成的不便。

  (3) 行星减速器传动平稳,降低了提升机机房的噪声,工作环境得以改善。

  (4) 行星减速器的日常维护和定期检修工作量减少,增加提升机运行时间,提高了原煤产量。

  (5) 行星减速器体积小,节省润滑油。

  以这次技术改造为例,改造后每年可节电 18 万 kW·h;每次提升量提高了 40%;每年节约润滑油 650 kg,经济效益是明显的。

  5 结语

  (1) 本改造方案简单、容易实施、费用少、工期短、安装维护方便、效果好;改造后的行星减速器使整个提升机系统的布局更加合理,占地面积大大缩小,达到了预期的各项技术指标及安全要求。

  (2) 矿井提升机传动系统选用行星减速器具有十分突出的优越性,充分利用了行星减速器传动的稳定性及可靠性。

  (3) 改造后的提升机,运行至今良好,没有发生过故障,满足了用户的需要,得到了用户的好评。社会和经济效益显著,具有很好的推广应用价值。

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