东滩煤矿副井提升机主轴端部轴承更换工艺
发布时间：2016-01-06娄方 李元珍 王明钦 梁军
（兖州煤业股份有限公司东滩煤矿，山东邹城 273512）
摘 要：重点介绍更换副井瑞典提升机主轴端部轴承的更换过程，总结出关于更换提升机主轴轴承的经验和规律，在实际生产中具有推广价值。
关键词：副井；提升机；主轴；轴承
1 工程概况
东滩矿副井承担着提升和下放人员、物料、设备等任务，是矿井生产的咽喉，1989年投产至今24年。副井井筒净直径8m，提升高度709m，井筒布置二套瑞典双罐笼提升系统（边罐、中罐）、一套宽罐笼与平衡锤提升系统。提升机型号JKM2.8×6，年初副井双罐提升机出现异响和振动，经拆检发现端部轴承滚柱及内圈滚道表面有严重剥落现象，轴承型号SKF 23184CAK/W33。为确保双罐提升机安全运行，经研究决定对其进行更换。
2 施工方案
借助双罐提升机及人力配合棚中罐、锁留边罐，拆除滚筒防护罩、编码器、齿轮箱及滚筒两侧轴承座的上端盖，将提升机大轴整体顶高5mm，利用专用拆卸工具将端部旧轴承拆除，将加热好的新轴承安装到位并冷却检测无问题后，恢复提升机运行状态。提升机主轴顶升示意图如图1。
1 工程概况
东滩矿副井承担着提升和下放人员、物料、设备等任务，是矿井生产的咽喉，1989年投产至今24年。副井井筒净直径8m，提升高度709m，井筒布置二套瑞典双罐笼提升系统（边罐、中罐）、一套宽罐笼与平衡锤提升系统。提升机型号JKM2.8×6，年初副井双罐提升机出现异响和振动，经拆检发现端部轴承滚柱及内圈滚道表面有严重剥落现象，轴承型号SKF 23184CAK/W33。为确保双罐提升机安全运行，经研究决定对其进行更换。
2 施工方案
借助双罐提升机及人力配合棚中罐、锁留边罐，拆除滚筒防护罩、编码器、齿轮箱及滚筒两侧轴承座的上端盖，将提升机大轴整体顶高5mm，利用专用拆卸工具将端部旧轴承拆除，将加热好的新轴承安装到位并冷却检测无问题后，恢复提升机运行状态。提升机主轴顶升示意图如图1。
3 主要施工步骤及工艺
3.1提前准备工作
1）对SKF 23184CAK/W33新轴承进行检查、清洗，并测量孔径及游隙，记录好实测游隙值，标注好轴承安装的内外侧。
2）检查试验好副井六层行车的电气系统、制动性能及钢丝绳状况良好。
3）分别测量6副盘形闸间隙，并作好记录。
4）准备好电焊机、氧气、乙炔、护目镜等电焊、气割用具。
5）由电工提前在副井六层安装好照明灯，保障夜间有充足的照明。
6）提前将加工件加工完毕并现场校核尺寸，检查留绳器完好情况。
7）提前测量电机转子与定子之间的气隙，了解大轴Z高顶起高度。
8）提前利用Φ8mm钢丝绳穿过新轴承外圈与保持架之间并利用绳卡卡紧作为安装轴承时起吊绳。
3.2棚中罐、锁边罐
1）将中罐六个油缸打压至Z低位，关闭油缸闸阀，双罐运行两个循环后将中罐下层提至上井口二平台。
2）由大筒工将两根棚罐专用工字钢梁（I32b×2400mm）对称地安装固定在中罐侧上井口锁口梁东西两侧（工字钢两端均有留绳）。
3）缓慢下落中罐直至其Z下边沿距专用棚罐工字钢梁上表面约100mm时停车。
4）由机修班在副井五层边罐侧利用专用留绳器将边罐锁留。
5）大筒班缓慢对中罐油缸进行卸压使中罐落在棚罐工字钢梁上，油缸继续卸压至Z高位。
3.3拆除滚筒防护罩、编码器、齿轮箱及两轴承座上盖
1）副井六层施工人员利用行车将摩擦轮滚筒防护罩拆除放至不影响施工的位置。
2）施工人员利用行车5t钩头及提绳器对中罐侧钢丝绳逐一进行提窜，每提一根利用长绳卡将所提钢丝绳锁留在副井五层中罐侧承重梁上。
3）副井六层施工人员借助行车5t钩头分别将六根提升钢丝绳拉出绳槽。
4）副井双罐提升机缓慢动车，将摩擦轮滚筒侧面上相对称的任意两孔定位于水平位置。
5）由提升机司机操作敞开6副盘形闸后，分别将每副盘形闸的截止阀关闭，保持开闸状态，然后对双罐提升机停电、闭锁，挂停电标志牌。
6）利用Φ18mm×1.5m的钢丝绳套及5t卸扣将一副2t手拉葫芦与副井六层行车的5t钩头连接（以下提到的2t手拉葫芦均为此处挂设）。
7）借助行车及2t手拉葫芦吊留拆除双罐提升机大轴端部编码器放至不影响施工的位置，并利用槽钢将编码器电缆线保护完好。
8）借助行车及2t手拉葫芦吊留分别拆除大轴端部齿轮箱（螺栓为M16，共计8条）及两侧端盖并放至不影响施工的位置。
9）借助行车及2t手拉葫芦吊留拆除摩擦轮滚筒两侧轴承座上端盖放至不影响施工的位置。
10）拆除轴承外侧的挡环、密封圈、胀紧环等附件，清理干净后放至不影响施工的位置。
3.4顶起摩擦轮滚筒及大轴
1）借助行车将两根特制工字钢分别从摩擦轮滚筒中间两圆孔穿过，在工字钢正下方位置用工字钢搭起约400mm高的底座，用4台30t液压顶支撑在工字钢两端，以千斤顶活塞杆上端部刚刚接触到工字钢为宜（图1）。
2）在两工字钢梁上表面搭放一根南北方向槽钢，将水平尺放置于该槽钢上，作为起高大轴时两侧千斤顶顶起的高度参考。
3）将一根特制工字钢放至中间轴承与转子之间的轴下方，并用2台50t液压顶支撑在工字钢两端（图1）。
4）将两磁力座分别吸附在滚筒两侧的轴承座上，两磁力座上分别安装一块行程为5mm的百分表，作为大轴顶起的高度测量表。
5）将4台30t和2台50t千斤顶同时起高，使摩擦轮大轴高出原位约5㎜左右停止，使端部轴承两侧有拆、装轴承的足够间隙。
3.5拆除旧轴承
1）利用塞尺测量旧轴承的平均游隙并记录在专用记录本上保存好，并将旧轴承的安装位置标记好以供安装新轴承时作为参考。
2）利用Φ8mm钢丝绳将旧轴承与2t手拉葫芦钩头连接，借助行车及手拉葫芦将旧轴承吊留。
3）将提前准备好的SKF 729101专用拆除轴承注油器注油嘴与轴端的注油孔连接，对注油器进行打压至压力表显示接近10Mpa时放缓打压速度，直至听到轴承内圈与主轴有摩擦声时人工配合将旧轴承拆除。如图2：SKF轴承注油器工作示意图。
3.1提前准备工作
1）对SKF 23184CAK/W33新轴承进行检查、清洗，并测量孔径及游隙，记录好实测游隙值，标注好轴承安装的内外侧。
2）检查试验好副井六层行车的电气系统、制动性能及钢丝绳状况良好。
3）分别测量6副盘形闸间隙，并作好记录。
4）准备好电焊机、氧气、乙炔、护目镜等电焊、气割用具。
5）由电工提前在副井六层安装好照明灯，保障夜间有充足的照明。
6）提前将加工件加工完毕并现场校核尺寸，检查留绳器完好情况。
7）提前测量电机转子与定子之间的气隙，了解大轴Z高顶起高度。
8）提前利用Φ8mm钢丝绳穿过新轴承外圈与保持架之间并利用绳卡卡紧作为安装轴承时起吊绳。
3.2棚中罐、锁边罐
1）将中罐六个油缸打压至Z低位，关闭油缸闸阀，双罐运行两个循环后将中罐下层提至上井口二平台。
2）由大筒工将两根棚罐专用工字钢梁（I32b×2400mm）对称地安装固定在中罐侧上井口锁口梁东西两侧（工字钢两端均有留绳）。
3）缓慢下落中罐直至其Z下边沿距专用棚罐工字钢梁上表面约100mm时停车。
4）由机修班在副井五层边罐侧利用专用留绳器将边罐锁留。
5）大筒班缓慢对中罐油缸进行卸压使中罐落在棚罐工字钢梁上，油缸继续卸压至Z高位。
3.3拆除滚筒防护罩、编码器、齿轮箱及两轴承座上盖
1）副井六层施工人员利用行车将摩擦轮滚筒防护罩拆除放至不影响施工的位置。
2）施工人员利用行车5t钩头及提绳器对中罐侧钢丝绳逐一进行提窜，每提一根利用长绳卡将所提钢丝绳锁留在副井五层中罐侧承重梁上。
3）副井六层施工人员借助行车5t钩头分别将六根提升钢丝绳拉出绳槽。
4）副井双罐提升机缓慢动车，将摩擦轮滚筒侧面上相对称的任意两孔定位于水平位置。
5）由提升机司机操作敞开6副盘形闸后，分别将每副盘形闸的截止阀关闭，保持开闸状态，然后对双罐提升机停电、闭锁，挂停电标志牌。
6）利用Φ18mm×1.5m的钢丝绳套及5t卸扣将一副2t手拉葫芦与副井六层行车的5t钩头连接（以下提到的2t手拉葫芦均为此处挂设）。
7）借助行车及2t手拉葫芦吊留拆除双罐提升机大轴端部编码器放至不影响施工的位置，并利用槽钢将编码器电缆线保护完好。
8）借助行车及2t手拉葫芦吊留分别拆除大轴端部齿轮箱（螺栓为M16，共计8条）及两侧端盖并放至不影响施工的位置。
9）借助行车及2t手拉葫芦吊留拆除摩擦轮滚筒两侧轴承座上端盖放至不影响施工的位置。
10）拆除轴承外侧的挡环、密封圈、胀紧环等附件，清理干净后放至不影响施工的位置。
3.4顶起摩擦轮滚筒及大轴
1）借助行车将两根特制工字钢分别从摩擦轮滚筒中间两圆孔穿过，在工字钢正下方位置用工字钢搭起约400mm高的底座，用4台30t液压顶支撑在工字钢两端，以千斤顶活塞杆上端部刚刚接触到工字钢为宜（图1）。
2）在两工字钢梁上表面搭放一根南北方向槽钢，将水平尺放置于该槽钢上，作为起高大轴时两侧千斤顶顶起的高度参考。
3）将一根特制工字钢放至中间轴承与转子之间的轴下方，并用2台50t液压顶支撑在工字钢两端（图1）。
4）将两磁力座分别吸附在滚筒两侧的轴承座上，两磁力座上分别安装一块行程为5mm的百分表，作为大轴顶起的高度测量表。
5）将4台30t和2台50t千斤顶同时起高，使摩擦轮大轴高出原位约5㎜左右停止，使端部轴承两侧有拆、装轴承的足够间隙。
3.5拆除旧轴承
1）利用塞尺测量旧轴承的平均游隙并记录在专用记录本上保存好，并将旧轴承的安装位置标记好以供安装新轴承时作为参考。
2）利用Φ8mm钢丝绳将旧轴承与2t手拉葫芦钩头连接，借助行车及手拉葫芦将旧轴承吊留。
3）将提前准备好的SKF 729101专用拆除轴承注油器注油嘴与轴端的注油孔连接，对注油器进行打压至压力表显示接近10Mpa时放缓打压速度，直至听到轴承内圈与主轴有摩擦声时人工配合将旧轴承拆除。如图2：SKF轴承注油器工作示意图。
3.6安装新轴承
1）将新轴承利用1t起吊链及2t手拉葫芦（生根在行车钩头上）起吊放到油桶内，使油面超过轴承面，用电热器（6个2500W）对油慢慢加热至120℃左右保温1小时（以拆完旧轴承，新轴承刚加热好为宜）。如图3：轴承加热示意图。
2）检查并清洗轴径及轴承座。拆除端部轴承里侧内挡圈、挡油环，清洗后分别再将挡油环、内挡圈安装到位。
3）将加热好的轴承用2t手拉葫芦吊离油箱，擦干净后尽快装到轴径上，并利用提前加工的专用角铁架、木块及斜木等将新轴承限位。如图4：新轴承安装示意图。
3）将加热好的轴承用2t手拉葫芦吊离油箱，擦干净后尽快装到轴径上，并利用提前加工的专用角铁架、木块及斜木等将新轴承限位。如图4：新轴承安装示意图。
4）待轴承冷却至室温后，再次对安装位置及轴承平均游隙进行测量，轴承游隙在允许的范围内时方可对提升系统进行恢复。
3.7恢复提升系统并组织试运行
1）通过对6台千斤顶慢慢卸压将摩擦轮落到原安装位置，对轴承涂油后依次安装好轴承外侧胀紧环、密封圈及挡环等。
2）借助行车及2t手拉葫芦将两轴承轴承座的上盖、两侧端盖、齿轮箱及编码器等安装完好。
3）利用行车将六根提升钢丝绳分别吊入绳槽，并将摩擦轮滚筒防护罩恢复。
4）打开盘形闸管路截止阀，然后逐个对盘形闸进行间隙测量、调整，保证闸盘间隙在1.5mm～2mm范围内。
5）对双罐提升机送电并摘除停电标志牌，对提升机进行调试恢复双罐操作系统。
6）施工人员拆除中罐侧五层承重梁上的长绳卡。
7）由大筒工对中罐油缸进行打压至Z低位，使中罐脱离棚罐工字钢，缓慢下落中罐约100mm，拆除五层边罐侧专用留绳器。
8）将中罐下层提至上井口二平台后拆除中罐侧棚罐专用工字钢，恢复提升系统正常运行状态。
9）以0.5m/s、3m/s、6m/s的速度运行3～5个循环，同时施工人员在轴承附近观察，发现问题及时停车处理。
10）以3m/s、6m/s的速度重载运行3～5个循环，试运转期间绞车司机要密切注视操作台上各仪表指示情况，有异常立即停止。
11）试运行2小时，无异常后方可收拾工具材料，清理施工现场。
3.8技术要求
1）新轴承加热至120℃左右保温1小时，油温不能够超过120℃。加热轴承用65#气缸油，闪点要大于300℃。
2）SKF 729101专用拆除轴承注油器注油嘴与轴端的注油孔要配套，专用液压油为LHMF300/1型，确保注油压力Z高达到350Mpa～400Mpa。
3）施工完毕后每副盘形闸间隙调整在1.5mm～2.0mm范围内。
4）新轴承安装好后，要利用大轴端部的轴承限位挡圈装置将新轴承限位，轴承安装冷却后径向游隙应该在200μm-350μm范围内。
5）电机转子、大轴及滚筒顶起高度不能超过8mm。
4 主要施工经验
4.1拆除主轴端部的齿轮箱
齿轮箱是与主轴端部连接的，编码器是通过联轴器与齿轮箱连接的，其两部分的零部件很多而且很小，在拆卸过程中要利用油性笔提前做好各部件的拆除顺序以及部件的上下安装位置，防止在恢复的过程中出现装倒或装错现象。
4.2顶起摩擦轮滚筒及主轴
由于东滩煤矿提升机主轴为直连机构，摩擦轮滚筒、主轴、两轴承及电机转子为一个整体，要顶起主轴必须将滚筒、轴承及电机转子一块顶起，总计重量25t，而且主要集中在电机转子侧，电机转子与定子间的气隙Z大为10mm，整体平衡顶起主轴很困难。先通过中间轴承两侧50t液压顶先将电机转子顶起5mm～8mm，再利用滚筒两侧的30t液压顶调整将端部轴承整体四周顶起5mm。在顶主轴期间要安排专人观察电机转子与定子之间的间隙，防止转子与定子相撞。
4.3旧轴承的拆除
1）利用Φ8mm钢丝绳将旧轴承与2t手拉葫芦钩头连接，借助行车及手拉葫芦将旧轴承吊留，是防止旧轴承内圈胀大后突然弹出伤人。
2）利用SKF 729101专用拆除轴承注油器注油嘴与轴端的注油孔连接，对注油器进行打压至压力表显示接近10Mpa时能够听到轴承内圈与主轴有摩擦声，此时降低打压速度，直至轴承自动从主轴端部退出。
3）利用SKF 729101专用拆除轴承注油器代替以前的利用气割拆除轴承既节省了施工时间又确保了主轴的完好性。
4.4安装新轴承
1）新轴承加热前要标好轴承内、外侧，防止将轴承装反。
2）利用油浴对新轴承进行加热时，首先选择的油的闪点要大于300℃，防止出现意外现象的发生。
3）油温要准确控制在120℃内，防止轴承表面过热对轴承造成损伤。
4）油浴的保温时间要不低于1小时，让轴承充分得到热胀，确保一次将轴承安装到位。
5）将新轴承安装到位后，要用专用的轴承限位架及木块将新轴承限位，防止在冷却的过程中新轴承出现跑位现象。
5 结束语
整个更换轴承施工过程中，每一步记录得较为详细，每拆除一个零部件均标好序号并标出安装注意事项，再加采用专用的施工工具，节约了施工时间，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，对其他类似的施工具有一定的参考价值。
3.7恢复提升系统并组织试运行
1）通过对6台千斤顶慢慢卸压将摩擦轮落到原安装位置，对轴承涂油后依次安装好轴承外侧胀紧环、密封圈及挡环等。
2）借助行车及2t手拉葫芦将两轴承轴承座的上盖、两侧端盖、齿轮箱及编码器等安装完好。
3）利用行车将六根提升钢丝绳分别吊入绳槽，并将摩擦轮滚筒防护罩恢复。
4）打开盘形闸管路截止阀，然后逐个对盘形闸进行间隙测量、调整，保证闸盘间隙在1.5mm～2mm范围内。
5）对双罐提升机送电并摘除停电标志牌，对提升机进行调试恢复双罐操作系统。
6）施工人员拆除中罐侧五层承重梁上的长绳卡。
7）由大筒工对中罐油缸进行打压至Z低位，使中罐脱离棚罐工字钢，缓慢下落中罐约100mm，拆除五层边罐侧专用留绳器。
8）将中罐下层提至上井口二平台后拆除中罐侧棚罐专用工字钢，恢复提升系统正常运行状态。
9）以0.5m/s、3m/s、6m/s的速度运行3～5个循环，同时施工人员在轴承附近观察，发现问题及时停车处理。
10）以3m/s、6m/s的速度重载运行3～5个循环，试运转期间绞车司机要密切注视操作台上各仪表指示情况，有异常立即停止。
11）试运行2小时，无异常后方可收拾工具材料，清理施工现场。
3.8技术要求
1）新轴承加热至120℃左右保温1小时，油温不能够超过120℃。加热轴承用65#气缸油，闪点要大于300℃。
2）SKF 729101专用拆除轴承注油器注油嘴与轴端的注油孔要配套，专用液压油为LHMF300/1型，确保注油压力Z高达到350Mpa～400Mpa。
3）施工完毕后每副盘形闸间隙调整在1.5mm～2.0mm范围内。
4）新轴承安装好后，要利用大轴端部的轴承限位挡圈装置将新轴承限位，轴承安装冷却后径向游隙应该在200μm-350μm范围内。
5）电机转子、大轴及滚筒顶起高度不能超过8mm。
4 主要施工经验
4.1拆除主轴端部的齿轮箱
齿轮箱是与主轴端部连接的，编码器是通过联轴器与齿轮箱连接的，其两部分的零部件很多而且很小，在拆卸过程中要利用油性笔提前做好各部件的拆除顺序以及部件的上下安装位置，防止在恢复的过程中出现装倒或装错现象。
4.2顶起摩擦轮滚筒及主轴
由于东滩煤矿提升机主轴为直连机构，摩擦轮滚筒、主轴、两轴承及电机转子为一个整体，要顶起主轴必须将滚筒、轴承及电机转子一块顶起，总计重量25t，而且主要集中在电机转子侧，电机转子与定子间的气隙Z大为10mm，整体平衡顶起主轴很困难。先通过中间轴承两侧50t液压顶先将电机转子顶起5mm～8mm，再利用滚筒两侧的30t液压顶调整将端部轴承整体四周顶起5mm。在顶主轴期间要安排专人观察电机转子与定子之间的间隙，防止转子与定子相撞。
4.3旧轴承的拆除
1）利用Φ8mm钢丝绳将旧轴承与2t手拉葫芦钩头连接，借助行车及手拉葫芦将旧轴承吊留，是防止旧轴承内圈胀大后突然弹出伤人。
2）利用SKF 729101专用拆除轴承注油器注油嘴与轴端的注油孔连接，对注油器进行打压至压力表显示接近10Mpa时能够听到轴承内圈与主轴有摩擦声，此时降低打压速度，直至轴承自动从主轴端部退出。
3）利用SKF 729101专用拆除轴承注油器代替以前的利用气割拆除轴承既节省了施工时间又确保了主轴的完好性。
4.4安装新轴承
1）新轴承加热前要标好轴承内、外侧，防止将轴承装反。
2）利用油浴对新轴承进行加热时，首先选择的油的闪点要大于300℃，防止出现意外现象的发生。
3）油温要准确控制在120℃内，防止轴承表面过热对轴承造成损伤。
4）油浴的保温时间要不低于1小时，让轴承充分得到热胀，确保一次将轴承安装到位。
5）将新轴承安装到位后，要用专用的轴承限位架及木块将新轴承限位，防止在冷却的过程中新轴承出现跑位现象。
5 结束语
整个更换轴承施工过程中，每一步记录得较为详细，每拆除一个零部件均标好序号并标出安装注意事项，再加采用专用的施工工具，节约了施工时间，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，对其他类似的施工具有一定的参考价值。
来源：《硅谷》2013年第18期