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【摘要】 针对后卸式斜井箕斗车轮在使用过程中存在的问题，提出技术改进意见并实施了改进。减少故障停机率，降低运输成本，经济效果良好。
【关键词】 箕斗车轮 结构 技术改进 成本 设备利用率
【分类号】：TD52
前言
采选分公司是从2009年开始使用后卸式斜井箕斗在斜井上进行矿石提升运输，目前使用后卸式斜井箕斗共有4条斜井，由于提升量大，设备运行效率高，箕斗车轮磨损严重，再加之原厂家车轮不耐磨、局部结构设计不合理，经常出现断轴、轮缘损坏现象，增加维修工作量，造成提升运输成本增加，影响生产正常运行。2013年针对斜井箕斗车轮材质不耐磨、局部结构设计不合理的问题，提出技术改进意见并实施了改进，改进后的车轮，结构更合理，更耐磨，通过使用，效果良好。
一、 厂家轮组结构图
1、前轮组
2、后轮组
二、 存在的主要问题
1、轮缘太薄，强度不够，且因道床变形时，箕斗跳道时容易把轮缘损坏；
未改进前轮图：
未改进后轮图：
从箕斗前、后轮图可看出，厂家设计轮缘根部厚度为24mm，但轮缘顶端仅为R4mm，与《窄轨机车辆 车轮踏面形状及尺寸（GB4695-84）》标准不符。轮缘作用：一方面防止箕斗脱轨，另一方面是起导向作用。当箕斗运行一段时间后，由于车轮材料不耐磨，轨道变形等，出现引起轮缘断裂，不安全。
2、靠内侧轴承润滑差且轴承位置不方便加油；
由于箕斗运行效率高，承载量大，若轮组轴承润滑不良，则影响传动效率，甚至出现堵转现象，造成车轮、及轮轴损坏，增加提升运输成本。从厂家轮组图可看出，轴承的润滑只有在轮组装配时，把润滑油加入，运行一段时间后，润滑油的添加只有把轴头密封盖打开才能加油，且内侧轴承无法加油。
3、车轮耐磨性差；
箕斗在运行过程中，轮组不仅是行走机构，又是承载机构，车轮作为轮组中的重要零件，其耐磨性的好坏，直接影响轮组的使用寿命。采选分公司10#斜坑斜井后卸箕斗每天提升量为150斗（1000吨），由于提升量大，设备运行效率高，因此提高车轮耐磨性，延长车轮使用寿命，车轮材料改进工作就显得尤为重要。
4、车轮购进成本高。
改进前，轮组从原厂家购买，价格太高，前轮组24860.00元/对，后轮组23980.00元/对，前轮单价为12000元，后轮单价为10000元。
三、 技术改进意见
1、在保证轨距，不影响安装尺寸的前提下，从内侧加厚轮缘，增加强度；
车轮轮缘改进是参照国家标准《窄轨机车辆 车轮踏面形状及尺寸（GB4695-84）》中的A型来修改的。其车轮轮缘标准尺寸如下：
前轮改进图
后轮改进图
从前、后车轮改进图可看出，轮缘与踏面过渡比厂家设计好，轮缘强度比原来的强。
2、在两轴承之间增加注油孔，两轴承之间隔套对应打油孔，方便加油，确保轴承的润滑，防止因轴承润滑差，造成磨损及断轴现象，减少设备故障率，提高设备运行效率；
采选分公司现使用的后卸式斜井箕斗轮组中的轴承为单列圆锥滚子轴承，每个车轮内装两套，其型号为32314。圆锥滚子轴承32314结构：内圈、外圈、滚子、保持架。内圈固定在轴上，外圈装于车轮轴承孔内，内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚子将沿滚道滚动。其润滑方式为脂润滑，润滑为弹性流体动压润滑，润滑原理：通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入磨擦表面，由于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动力作用而产生油压，即形成承载油膜。
润滑的作用：（1）减少金属间的摩擦，减缓轴承的磨损；（2）油膜的形成增大接触面积，减小接触应力；（3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间运转，延长疲劳寿命；（4）消除磨擦热，降低轴承工作温度，防止烧伤；（5）起防尘、防锈、防蚀作用。
3、车轮材质由原来的ZG55改为ZG40Mn2，增加车轮耐磨性，延长车轮使用寿命，降低提升运输成本，型号中“ZG”代表铸钢；
铸钢主要分为：铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造高合金钢。
ZG55为铸造碳钢中的一种，它是以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢，随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件。其特性及用途：有高的强度、硬度和耐磨性，可切削必性中等，焊接性差，流动性好，但裂纹敏感性较大，冲击韧性差。碳素铸钢不采用淬火，因为它的塑性差，淬火时容易产生裂纹，由于车轮表面不能淬火，耐磨性差。其元素最高含量及力学性能如下：
铸造低合金钢根据铸造合金钢中的合金含量分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢。
铸造低合金钢分为：
（1）普通铸造低合金钢：包含锰系铸造低合金钢、铬系铸造低合金钢、镍系铸造低合金钢；
（2）低合金高强度铸钢：包含低合金高强度铸钢、低合金超高强度铸钢、微量合金化铸钢；
（3）特种铸合金钢：包含高温用铸造低合金钢、低温用铸造低合金钢、抗磨用铸造低合金钢。
ZG40Mn2为普通铸造低合金铸钢中的锰系铸造低合金钢，这类钢以锰为主要合金元素，以硅、钼等为辅助合金元素，常用来作齿轮、起重机和矿山机械轮子、耐嗜件等，其中锰含量1.05%～1.80%。锰可明显提高淬透性，细化珠光体组织，提高硬度和耐磨性、降低钢的塑性脆性转变温度，在不降低塑性的条件下提高强度，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能，可焊性好。它与铸造碳钢ZG55相比，具有較好的力学性能和使用性能，能提高铸件的使用寿命，用ZG40Mn2低合金钢制作的车轮，轮缘磨损后，可填焊加工修复再利用。其化学成分及力学性能如下：
经过以上性能比较，箕斗车轮材料改选ZG40Mn2低合金钢。
4、改进后，轮组内部制作，加工成本低，降低提升运输费用。
前轮组内部加工价：3100元/对，后轮组2720元/对，前轮1428元/件，后轮1050元/件。
四、 改进后的轮组图
1、前轮组
2、后轮组
五、 取得的效果
1、轮缘强度好，减少跳车时因轮缘强度差而损坏车轮的故障，降低成本。
2、车轮材质改为ZG40Mn2后，耐磨，使用寿命长，轮缘磨损后，可填焊加工修复使用，原厂家生产的车轮使用周期为3个月，改进后的车轮2013年6月底装于10#斜坑箕斗上使用至今未换，减少维修工作量，延长设备使用寿命，降低故障停机率；
3、方便加油，确保内侧轴承的润滑，提高传动效率；
4、通过改进，大大降低加工制作成本，前轮组每对节约21760元，后轮每对节约21260元，前轮每个节约10572元，后轮每个节约8950元，经济效益显著。
六、结束语
本文通过对后卸式斜井箕斗车轮在使用过程中出现的问题，对车轮局部结构及材质作了改进，通过改进的车轮，耐磨，方便加油，使用寿命长，减少了维修工作量，减少故障停机率，提高了设备运行效率，经过使用，反映效果良好。对集团公司使用后卸式斜井箕斗的矿山单位具有一定的借鉴意义。
参考文献
【1】 徐州赛夫特矿山安全设备有限公司斜井箕斗使用说明书
【2】 化学工业出版社《机械设计手册》第四版第1卷、第3卷
【3】 中华人民共和国国家标准（GB4695-84）
【关键词】 箕斗车轮 结构 技术改进 成本 设备利用率
【分类号】：TD52
前言
采选分公司是从2009年开始使用后卸式斜井箕斗在斜井上进行矿石提升运输，目前使用后卸式斜井箕斗共有4条斜井，由于提升量大，设备运行效率高，箕斗车轮磨损严重，再加之原厂家车轮不耐磨、局部结构设计不合理，经常出现断轴、轮缘损坏现象，增加维修工作量，造成提升运输成本增加，影响生产正常运行。2013年针对斜井箕斗车轮材质不耐磨、局部结构设计不合理的问题，提出技术改进意见并实施了改进，改进后的车轮，结构更合理，更耐磨，通过使用，效果良好。
一、 厂家轮组结构图
1、前轮组
2、后轮组
二、 存在的主要问题
1、轮缘太薄，强度不够，且因道床变形时，箕斗跳道时容易把轮缘损坏；
未改进前轮图：
未改进后轮图：
从箕斗前、后轮图可看出，厂家设计轮缘根部厚度为24mm，但轮缘顶端仅为R4mm，与《窄轨机车辆 车轮踏面形状及尺寸（GB4695-84）》标准不符。轮缘作用：一方面防止箕斗脱轨，另一方面是起导向作用。当箕斗运行一段时间后，由于车轮材料不耐磨，轨道变形等，出现引起轮缘断裂，不安全。
2、靠内侧轴承润滑差且轴承位置不方便加油；
由于箕斗运行效率高，承载量大，若轮组轴承润滑不良，则影响传动效率，甚至出现堵转现象，造成车轮、及轮轴损坏，增加提升运输成本。从厂家轮组图可看出，轴承的润滑只有在轮组装配时，把润滑油加入，运行一段时间后，润滑油的添加只有把轴头密封盖打开才能加油，且内侧轴承无法加油。
3、车轮耐磨性差；
箕斗在运行过程中，轮组不仅是行走机构，又是承载机构，车轮作为轮组中的重要零件，其耐磨性的好坏，直接影响轮组的使用寿命。采选分公司10#斜坑斜井后卸箕斗每天提升量为150斗（1000吨），由于提升量大，设备运行效率高，因此提高车轮耐磨性，延长车轮使用寿命，车轮材料改进工作就显得尤为重要。
4、车轮购进成本高。
改进前，轮组从原厂家购买，价格太高，前轮组24860.00元/对，后轮组23980.00元/对，前轮单价为12000元，后轮单价为10000元。
三、 技术改进意见
1、在保证轨距，不影响安装尺寸的前提下，从内侧加厚轮缘，增加强度；
车轮轮缘改进是参照国家标准《窄轨机车辆 车轮踏面形状及尺寸（GB4695-84）》中的A型来修改的。其车轮轮缘标准尺寸如下：
前轮改进图
后轮改进图
从前、后车轮改进图可看出，轮缘与踏面过渡比厂家设计好，轮缘强度比原来的强。
2、在两轴承之间增加注油孔，两轴承之间隔套对应打油孔，方便加油，确保轴承的润滑，防止因轴承润滑差，造成磨损及断轴现象，减少设备故障率，提高设备运行效率；
采选分公司现使用的后卸式斜井箕斗轮组中的轴承为单列圆锥滚子轴承，每个车轮内装两套，其型号为32314。圆锥滚子轴承32314结构：内圈、外圈、滚子、保持架。内圈固定在轴上，外圈装于车轮轴承孔内，内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚子将沿滚道滚动。其润滑方式为脂润滑，润滑为弹性流体动压润滑，润滑原理：通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入磨擦表面，由于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动力作用而产生油压，即形成承载油膜。
润滑的作用：（1）减少金属间的摩擦，减缓轴承的磨损；（2）油膜的形成增大接触面积，减小接触应力；（3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间运转，延长疲劳寿命；（4）消除磨擦热，降低轴承工作温度，防止烧伤；（5）起防尘、防锈、防蚀作用。
3、车轮材质由原来的ZG55改为ZG40Mn2，增加车轮耐磨性，延长车轮使用寿命，降低提升运输成本，型号中“ZG”代表铸钢；
铸钢主要分为：铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造高合金钢。
ZG55为铸造碳钢中的一种，它是以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢，随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件。其特性及用途：有高的强度、硬度和耐磨性，可切削必性中等，焊接性差，流动性好，但裂纹敏感性较大，冲击韧性差。碳素铸钢不采用淬火，因为它的塑性差，淬火时容易产生裂纹，由于车轮表面不能淬火，耐磨性差。其元素最高含量及力学性能如下：
铸造低合金钢根据铸造合金钢中的合金含量分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢。
铸造低合金钢分为：
（1）普通铸造低合金钢：包含锰系铸造低合金钢、铬系铸造低合金钢、镍系铸造低合金钢；
（2）低合金高强度铸钢：包含低合金高强度铸钢、低合金超高强度铸钢、微量合金化铸钢；
（3）特种铸合金钢：包含高温用铸造低合金钢、低温用铸造低合金钢、抗磨用铸造低合金钢。
ZG40Mn2为普通铸造低合金铸钢中的锰系铸造低合金钢，这类钢以锰为主要合金元素，以硅、钼等为辅助合金元素，常用来作齿轮、起重机和矿山机械轮子、耐嗜件等，其中锰含量1.05%～1.80%。锰可明显提高淬透性，细化珠光体组织，提高硬度和耐磨性、降低钢的塑性脆性转变温度，在不降低塑性的条件下提高强度，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能，可焊性好。它与铸造碳钢ZG55相比，具有較好的力学性能和使用性能，能提高铸件的使用寿命，用ZG40Mn2低合金钢制作的车轮，轮缘磨损后，可填焊加工修复再利用。其化学成分及力学性能如下：
经过以上性能比较，箕斗车轮材料改选ZG40Mn2低合金钢。
4、改进后，轮组内部制作，加工成本低，降低提升运输费用。
前轮组内部加工价：3100元/对，后轮组2720元/对，前轮1428元/件，后轮1050元/件。
四、 改进后的轮组图
1、前轮组
2、后轮组
五、 取得的效果
1、轮缘强度好，减少跳车时因轮缘强度差而损坏车轮的故障，降低成本。
2、车轮材质改为ZG40Mn2后，耐磨，使用寿命长，轮缘磨损后，可填焊加工修复使用，原厂家生产的车轮使用周期为3个月，改进后的车轮2013年6月底装于10#斜坑箕斗上使用至今未换，减少维修工作量，延长设备使用寿命，降低故障停机率；
3、方便加油，确保内侧轴承的润滑，提高传动效率；
4、通过改进，大大降低加工制作成本，前轮组每对节约21760元，后轮每对节约21260元，前轮每个节约10572元，后轮每个节约8950元，经济效益显著。
六、结束语
本文通过对后卸式斜井箕斗车轮在使用过程中出现的问题，对车轮局部结构及材质作了改进，通过改进的车轮，耐磨，方便加油，使用寿命长，减少了维修工作量，减少故障停机率，提高了设备运行效率，经过使用，反映效果良好。对集团公司使用后卸式斜井箕斗的矿山单位具有一定的借鉴意义。
参考文献
【1】 徐州赛夫特矿山安全设备有限公司斜井箕斗使用说明书
【2】 化学工业出版社《机械设计手册》第四版第1卷、第3卷
【3】 中华人民共和国国家标准（GB4695-84）