長壁采煤機(jī)截割頭采煤機(jī)軸承選擇方案比較

煤炭產(chǎn)量的高速增長在很大程度上應(yīng)該歸功于采煤技術(shù)的提高和采煤設(shè)備的改良升級，而用于井下開采的長壁采煤機(jī)就是這些設(shè)備中的典型代表之一。相比露天采掘，地下采煤的難度更大，環(huán)境也更惡劣，一旦因設(shè)備故障而停機(jī)，由于空間狹小、不方便使用大尺寸的拆卸和維護(hù)工具，維修將會非常費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，這將對煤炭產(chǎn)量帶來負(fù)面影響，是煤礦業(yè)主所不希望看到的。

因此，從一定意義上講，長壁采煤機(jī)的性能與可靠性對于地下采煤作業(yè)的連續(xù)性以及采煤量的多少起著決定性作用。長壁采煤機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了基本的機(jī)械結(jié)構(gòu)外，還配備有液壓，電力等系統(tǒng)，采煤機(jī)的整體可靠性是各個(gè)子系統(tǒng)性能的綜合體現(xiàn)。以下論述是關(guān)于目前國內(nèi)市場上長壁采煤機(jī)截割頭部位兩種典型的軸承方案的比較。即調(diào)心滾子軸承與雙列圓錐滾子軸承之間的比較。主要體現(xiàn)在軸向竄動的控制，抗沖擊載荷能力，軸向載荷能力以及潤滑性能這四個(gè)方面。

軸向竄動之間的比較長壁采煤機(jī)在運(yùn)行過程中的軸向竄動主要是由軸承內(nèi)部軸向游隙引起的（雖然調(diào)心滾子軸承的游隙是按徑向值來給出，但是可以通過系數(shù)將其轉(zhuǎn)化為軸向值，而且轉(zhuǎn)化后的軸向值比徑向值要大得多），由于采煤機(jī)在截煤過程中所受到的軸向力大小和方向經(jīng)常發(fā)生不定的變化，因此會帶動軸往復(fù)竄動，軸承內(nèi)部游隙越大，該竄動量也越大。而頻繁的軸向竄動會使密封過早產(chǎn)生疲勞損傷，直至失效。當(dāng)密封失效后，煤屑與其他一些硬質(zhì)顆粒會進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部，使軸承滾道產(chǎn)生剝落，同時(shí)也損傷到傳動鏈上的其他部件如齒輪

因此，對于該竄動量必須消除或嚴(yán)格控制，使之最小化。雙列圓錐滾子軸承的游隙是通過隔圈來實(shí)現(xiàn)精密控制的，而且為了提高系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的剛性或使軸承壽命與性能最優(yōu)化，其安裝后的游隙可以是負(fù)的。而調(diào)心滾子軸承是不允許在負(fù)游隙下運(yùn)行的，否則會引起軸承燒傷。由此可見，雙列圓錐滾子軸承在這一工況運(yùn)行環(huán)境下具有調(diào)心滾子軸承不可替代的優(yōu)勢。軸承的游隙分安裝前游隙，安裝后游隙以及運(yùn)行游隙。通常安裝后游隙和運(yùn)行游隙都小于安裝前游隙。

而安裝后游隙與運(yùn)行游隙之間的大小關(guān)系取決于應(yīng)用條件，因?yàn)殡m然運(yùn)行時(shí)軸承的溫升會進(jìn)一步減小游隙，而同時(shí)軸承的滾道在受力情況下會有一定量的彈性變形，這又會增加游隙，因此在實(shí)際運(yùn)行時(shí)游隙是比安裝后大或是小，是由運(yùn)行條件來決定。對于中等速度和受力的應(yīng)用，可以近似認(rèn)為安裝后游隙與運(yùn)行游隙差不多。為方便起見，在圖一的比較中，我們將對比兩種軸承安裝后的游隙量來判斷其在應(yīng)用中引起的軸向竄動量。


從上表中的比較結(jié)果我們可以看到，圓錐滾子軸承在運(yùn)行中的竄動量0.085mm(取竄動范圍的算術(shù)平均值)比調(diào)心滾子軸承的1.05mm要來的小得多，基本可以認(rèn)為是沒有竄動了。據(jù)某家煤機(jī)生產(chǎn)商反映，他們以前使用的調(diào)心滾子軸承由于竄動比較大，密封和軸承大約每兩個(gè)月就要更換一次。而更換了雙列圓錐滾子軸承后，設(shè)備使用一年多還沒有出現(xiàn)損壞的情況。目前國內(nèi)一些長壁采煤機(jī)的高端生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)充分認(rèn)識到了圓錐滾子軸承在該應(yīng)用中的優(yōu)勢，在他們的設(shè)計(jì)與制造中選擇了如UBC而市場是一些品牌，如UBC公司所提供的標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承

2.抗沖擊載荷能力的比較在采煤過程中，由于煤層質(zhì)地并不十分均勻，截割頭時(shí)常會受到?jīng)_擊載荷，這類載荷對于軸承性能方面也是一種考驗(yàn)。目前市場上標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)心滾子軸承均采用高碳鋼作為原料，經(jīng)過全淬透熱處理（through-hardening）后，從內(nèi)到外硬度一致，為HRC58~64，樣的質(zhì)地雖然硬，但是比較脆，當(dāng)遇到比較大的沖擊載荷的情況下，容易產(chǎn)生裂紋，甚至直接碎裂。

3． 軸向載荷能力比較雖然調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承都能同時(shí)承受軸向力和徑向力，但是調(diào)心滾子軸承所承受的軸向力不宜過大（通常建議不超過徑向力的1/3），而圓錐滾子軸承所能承受的軸向力可以比徑向力大，甚至可以承受純軸向力。這一點(diǎn)是由軸承內(nèi)部幾何特點(diǎn)決定的。當(dāng)軸向載荷逐步增大到一定程度時(shí)，徑向力的分布從最初的兩列均勻分布轉(zhuǎn)變?yōu)橛梢涣谐袚?dān)，這使得該列滾子在運(yùn)行中受力和摩擦比較大，容易發(fā)熱，特別是對于調(diào)心滾子軸承。而圓錐滾子軸承為純滾動設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)摩擦和轉(zhuǎn)矩都比調(diào)心軸承要小，從而其承受軸向力的能力要比調(diào)心滾子軸承強(qiáng)得多。

a.圓錐滾子軸承有自潤滑泵吸效應(yīng)，即滾子在轉(zhuǎn)動時(shí)能夠自動把潤滑油從滾子小端沿著滾子體帶到滾子大端面，實(shí)現(xiàn)對滾子和滾道的潤滑。而調(diào)心滾子軸承沒有這一特點(diǎn)。如圖二所示。

由于采煤機(jī)截割頭軸承在高載荷，高溫，低速的環(huán)境下運(yùn)行，潤滑條件較差，因此，潤滑方面的改善能帶來性能和壽命的顯著提高.