叶鹏
铁法能源有限责任公司小青煤矿 辽宁省调兵山市 112700
摘 要 为解决生成中实际存在的K4型给煤机曲柄易损坏问题，分析产生问题的原因，对其结构进行优化设计，经生产实践检验改造合理，大幅度降低了故障率。
关键词 ：给煤机 曲柄 设计
1 简介
给煤机是矿井生产中常用得一种运输、装载设备，在我国生产矿井中有着广泛的应用，在矿井提升、运输、选煤等环节中起到中枢作用，降低其故障率，才能保证运输系统的的可靠运行。
2 基本参数
K4型给煤机电机功率17kW配减速机型号为ZQ500，其技术相对成熟，应用广泛。在实际生产过程中可根据实际生产需求进行调整曲柄位置，按曲柄与曲柄外壳的不同位置关系调整曲柄轴与减速机输出轴的偏心距，使给煤机往复板往复动作发生变化。一般相对固定的生产情况下，安装前调整后不需要再进行调整，K4型给煤机基本参数见表1
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3 曲柄失效故障分析
K4型给煤机传动非常简单，动力原为17kW电动机，经ZQ500减速机增加扭矩后在输出轴端通过曲柄带动连杆使给煤机往复板运动进行给煤，见图一。
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1.电动机 2.减速机 3.曲柄 4.轴承 5.连杆
图一 K4型给煤机传动示意图
在生产过程中故障率最高的就是曲柄损坏失效故障，基本都是曲柄的柄体和曲柄轴之间开焊、裂纹、配合失效的故障，曲柄结构见图二。
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1.曲柄柄体 2.曲柄轴
图二 曲柄结构分体示意图
曲柄轴与柄体之间采用焊接固定，两处焊缝一般为10mm，理论计算强度满足生产需求，但由于生产实际过程中焊接质量无法保证，由于焊接产生的参与应力、变形、应力集中等问题，导致焊接产生的不利影响造成焊接加工后的曲柄使用寿命都不高；另外，往复式给煤机在曲柄部位的载荷形式为往复式冲击性载荷，这对焊接件来说是极为不利的，非常容易造成损坏失效故障。
4 曲柄结构的优化设计
经上述分析，为解决冲击性载荷对焊接部位造成的失效故障，结合生产实际，将原本分体的曲柄设计成一体式曲柄，改造后结构见图三。
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图三 改造后曲柄结构示意图
改造后的曲柄不存在受冲击载荷而发生开焊的现象，进行调质处理后强度大大增强，彻底消除的焊接件的各种不利因素，另外由于一体加工的车削精度远大于焊接精度，大幅度提高了减速机输出轴与曲柄轴的平行度，提高了设备的稳定性。
5 效益分析
原来分体式的曲柄寿命一般只有3-6个月（平均4个月）并且故障率高经常造成中断生产的影响，而新设计的曲柄目前已经连续使用达到了18个月并且没有任何问题。经现场检查、分析，由于从本质上解决了焊接件无法长期承受冲击载荷的问题，新曲柄使用后不会因曲柄问题中断生产。按上述更换周期计算，平均更换一次曲柄需要用时小时，每年每台给煤机可减少中断生产时间9小时，两台给煤及每年增加收益为9h×2×400t/h×400元/t=2880000元。另外，每个曲柄成本价格为737元，两台给煤机每年减少投入6个共计4422元。
经分析每年可为矿井降本提效2884422元。
参考文献
[1] 孙志礼 等 机械设计 东北大学出版社 2000.9
[2] 熊中实 等 钢材大全 中国建材工业出版社 1994.10
作者简介：叶鹏（1986-），男，工程硕士，工程师职称，现任铁法煤业集团小青矿皮带队党支部书记，联系电话：18741056768。