DQL型堆取料機(jī)斗輪存在問題的分析及對(duì)策

周子然

(攀鋼煤化工廠，四川 攀枝花 617000）

堆取料機(jī)是一種高效率、連續(xù)作業(yè)的大型裝卸設(shè)備，攀鋼煤化工廠現(xiàn)使用的2臺(tái)DQL800/1200.30型堆取料機(jī)于1989年投入使用，主要用于煉焦用煤的堆取。該堆取煤機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)為整機(jī)平衡式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)大的優(yōu)點(diǎn)是：整機(jī)剛性好，動(dòng)作平穩(wěn)；斗輪著地或液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，臂架間不會(huì)因失去平衡而損壞設(shè)備；變幅采用雙油缸，運(yùn)行可靠，可通過溢流閥實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，通過變量泵實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

一、DQL800/1200.30型堆取料機(jī)斗輪接地力與變幅機(jī)構(gòu)的關(guān)系

圖1為DQL800/1200.30型堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，從圖可知，配重裝置和前臂架(包含斗輪系統(tǒng))以鉸點(diǎn)的方式連接在門型座上，并通過幾組拉桿連接形成一套固定的支架，簡(jiǎn)稱變幅機(jī)構(gòu)。

變幅機(jī)構(gòu)的工作原理是：以支撐鉸點(diǎn)為中心，由變幅液壓系統(tǒng)工作，兩根俯仰油缸做伸縮運(yùn)動(dòng)，使堆取煤機(jī)的前臂架下降和上升。變幅機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是不平衡的，主要依靠?jī)筛簤河透椎膩肀３肿兎鶛C(jī)構(gòu)的平衡。

斗輪接地力主要指：俯仰油缸在不工作的狀態(tài)下，在堆取煤機(jī)斗輪軸處借用外力使變幅機(jī)構(gòu)在上升、下降的任意位置保持平衡的外力。

二、4#堆取煤機(jī)更換前臂架后，變幅機(jī)構(gòu)存在的主要問題

圖1 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

我廠4#堆取煤機(jī)自2009年開始，前臂架頻繁出現(xiàn)開焊斷裂的情況，經(jīng)多次修復(fù)，效果不好。2012年10月，對(duì)4#堆取煤機(jī)的前臂架進(jìn)行了整機(jī)更換，并同步對(duì)物料輸送帶由原液壓的拉緊改為機(jī)械拉緊。

完成更換后，4#堆取煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常，主要表現(xiàn)如下。

(1)兩根俯仰油缸的受力不均，其中主煤場(chǎng)側(cè)的油缸出現(xiàn)了拉缸現(xiàn)象，另一油缸下部底座被拉裂。

(2)門型座的支撐鉸點(diǎn)在下降過程中出現(xiàn)異響。

(3)前臂架上升和下降過程晃動(dòng)較大。

(4)變幅液壓系統(tǒng)在工作過程中，壓力波動(dòng)大，且系統(tǒng)壓力大。

針對(duì)上述問題，初步分析認(rèn)為前臂架更換后新舊前臂架重量差約3 100kg，配重也應(yīng)調(diào)整，多次調(diào)整了配重的重量，效果不大，變幅系統(tǒng)也存在問題。

三、問題解決難點(diǎn)

1.計(jì)算堆取料機(jī)的配重

計(jì)算堆取料配重是否合適有兩種方法。

(1)對(duì)堆取料機(jī)各部鋼結(jié)構(gòu)重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行受力計(jì)算。

變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算比較困難。因此，采用50t重吊車進(jìn)行了初步標(biāo)定前臂架的重量作為依據(jù)。

(2)直接根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)在上升和下降過程中，工作的俯仰油缸顯示的壓力變化來計(jì)算。

現(xiàn)場(chǎng)能夠直接的讀出油缸壓力值，由此可判斷配重裝置的重量，通過重量與壓力對(duì)比得出相對(duì)正確的接地力大小。

2.調(diào)整變幅液壓系統(tǒng)

從圖2中可以看出，變幅液壓系統(tǒng)的液壓回路為閉式回路，油缸出口的回油直接接到油缸的進(jìn)口。液壓油泄漏部分及少量溢流閥溢流由補(bǔ)油泵補(bǔ)給。液壓系統(tǒng)中如果平衡閥、高壓溢流閥及節(jié)流閥等元件的工作壓力不匹配，同樣會(huì)造成堆取煤機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)故障。因此，在配重調(diào)整好的基礎(chǔ)上，需重新核定各液壓元件的工作壓力及流量。

圖2 堆取料機(jī)變幅液壓系統(tǒng)原理圖

四、解決問題對(duì)策及實(shí)施

1.斗輪接地力的調(diào)整

根據(jù)堆取煤機(jī)的機(jī)構(gòu)圖計(jì)算，變幅機(jī)構(gòu)的工作范圍為-16.5～10.1°，角度變化過程中，以支撐鉸點(diǎn)為中心，以G變幅與支撐鉸點(diǎn)之間的距離為半徑進(jìn)行局部的圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，俯仰油缸以油缸下部支點(diǎn)為中心，油缸伸縮變化，以適應(yīng)變幅機(jī)構(gòu)的變化。

根據(jù)圖3和圖4所示的情況，當(dāng)變幅機(jī)構(gòu)與俯仰油缸工作平衡時(shí)，可得到如下關(guān)系：

G變幅Xcosα=2f油缸cosβ3.225

式中：α——變幅機(jī)構(gòu)水平位置；

G變幅——重心位置與水平形成的夾角；

β——變幅機(jī)構(gòu)水平位置；

f油缸——受力方向與垂直方向形成的夾角。

圖3 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖4 變幅機(jī)構(gòu)和俯仰油缸的運(yùn)動(dòng)軌跡圖

在變幅機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)的過程中，α逐漸變小。得出：Xcosα的值在逐步變大，G變幅Xcosα也逐步變大。同時(shí)，β也是逐漸變大。得出：f油缸cosβ的值逐步變小，2f油缸cosβ3.225也逐步變小。由于等式左右必須平衡，而G變幅是固定不變的，因此，等式左邊G變幅Xcosα變大后，等式右邊的2f油缸cosβ3.225也必須變大，即，只有f油缸的受力變大才能滿足等式的平衡。

俯仰油缸的規(guī)格尺寸：缸體內(nèi)徑d=250mm、活塞桿直徑d=140mm。根據(jù)壓強(qiáng)公式：P=F/S，當(dāng)油缸活塞的面積恒定，f油缸變大時(shí)，P同樣變大。

根據(jù)上述推論得出：

(1)當(dāng)變幅機(jī)構(gòu)在上升過程中，俯仰油缸的壓力由最大逐步減小。

(2)當(dāng)變幅機(jī)構(gòu)在下降過程中，俯仰油缸的壓力由最大逐步減小。

通過對(duì)堆取煤機(jī)配重裝置的多次調(diào)整，最后將配重由檢修前的49.58t調(diào)整到目前的48.02t，俯仰油缸的壓力變化為：上升過程，由最大的9MPa逐步降低到5.5MPa。下降過程，由最大的6MPa逐步降低到5MPa。壓力在設(shè)計(jì)的工作范圍內(nèi)。

2.變幅液壓系統(tǒng)的調(diào)整

當(dāng)斗輪接地力調(diào)整好后，對(duì)液壓系統(tǒng)先調(diào)節(jié)低壓溢流閥，將補(bǔ)油泵的供油壓力調(diào)整到1.7MPa，然后調(diào)整高壓溢流閥，將工作壓力調(diào)整為7.0 MPa，最后將俯仰油缸進(jìn)出口的平衡閥壓力鎖定。同時(shí)將2根拉傷的俯仰油缸又進(jìn)行了更換。

五、改進(jìn)效果

通過對(duì)4#堆取煤機(jī)斗輪接地力和變幅液壓系統(tǒng)調(diào)整，整機(jī)運(yùn)行可靠，變幅機(jī)構(gòu)動(dòng)作平穩(wěn)；液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定，兩根俯仰油缸受力均衡，壓力穩(wěn)定；前臂架上升和下降動(dòng)作平穩(wěn)，消除了晃動(dòng)。

[1]郭芝俊，張桂芳，張寶興. 機(jī)械設(shè)計(jì)便覽, 天津科學(xué)技術(shù)出版社，1986.

[2]劉光啟，耿益銘. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)算圖[R]，青島市重型工業(yè)局機(jī)械研究所，1980.