連續(xù)卸船機(jī)靴部伸縮機(jī)構(gòu)分析

摘要：本文分析了連續(xù)卸船機(jī)靴部動(dòng)作的具體要求，以及靴部動(dòng)作的機(jī)械機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)特點(diǎn)，研究該機(jī)構(gòu)不能正常動(dòng)作的原因，并提出了若干改進(jìn)建議。

關(guān)鍵字：港口機(jī)械；連續(xù)卸船機(jī)；靴部伸縮；分析；改進(jìn)

引言

連續(xù)卸船機(jī)以其高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，在大型散貨卸船港口應(yīng)用越來(lái)越廣泛。ThyssenKrupp公司生產(chǎn)的系列連續(xù)卸船機(jī)，多數(shù)靴部伸縮機(jī)構(gòu)存在不能正常動(dòng)作的問(wèn)題，對(duì)連續(xù)卸船機(jī)的安全性和功能完整性造成明顯影響。本文以靖海發(fā)電公司的1500t/h鏈斗式連續(xù)卸船機(jī)為例進(jìn)行分析。

1.連續(xù)卸船機(jī)的工作過(guò)程

鏈斗式連續(xù)卸船機(jī)利用能夠深入到船艙內(nèi)的“L”形提升機(jī)連續(xù)挖取物料，并提升至提升機(jī)頂部，然后通過(guò)圓盤給料器、懸臂皮帶機(jī)、中央門架給料機(jī)等機(jī)構(gòu)將物料輸送到下一級(jí)輸送機(jī)。

360度旋轉(zhuǎn)的鏈斗提升機(jī)配合懸臂機(jī)構(gòu)的俯仰、回轉(zhuǎn)以及大車機(jī)構(gòu)的左右行走，實(shí)現(xiàn)鏈斗在船艙內(nèi)一層層的取料，保證穩(wěn)定連續(xù)的卸料出力。

“L”形提升機(jī)尾部的靴形結(jié)構(gòu)，一般稱為提升機(jī)的靴部，可以深入到船艙的四周邊緣位置取料，減少邊緣殘留，提高卸料效率。

圖1

2.靴部伸縮浮動(dòng)的動(dòng)作要求

連續(xù)卸船機(jī)的靴部深入到船艙內(nèi)部，并和物料保持剛性接觸，這不同于抓斗卸船機(jī)有鋼絲繩的柔性緩沖，對(duì)于波浪影響是敏感的。所以設(shè)計(jì)上必須有適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)機(jī)構(gòu)，以防止卸船機(jī)和船艙發(fā)生碰撞造成損傷。一旦波浪超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范允許的范圍，則必須停止卸船作業(yè)。

如圖2所示的靴部伸縮浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，靴部水平方向最大可以伸縮約1.2m，垂直方向也可以升降約1.2m，不僅可以消除波浪的影響，同時(shí)因?yàn)檠ゲ康纳炜s也增加了對(duì)不同船艙的適應(yīng)性。

圖2

因?yàn)殒湕l的總長(zhǎng)度是固定不變的，并且在運(yùn)行中必須保持適當(dāng)?shù)膹埦o，綜合這兩個(gè)條件，靴部伸縮浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作必須滿足以下要求：

⑴補(bǔ)償因?yàn)檠ゲ可炜s而引起的鏈條長(zhǎng)度的變化，保持鏈條適當(dāng)?shù)膹埦o力。這就意味著，水平方向和垂直方向的動(dòng)作必須是同步的，并且距離相等。即當(dāng)靴部水平方向伸長(zhǎng)時(shí)，垂直方向必須同步升高，從而保證鏈條的總長(zhǎng)度不變。

⑵補(bǔ)償因?yàn)榇摳?dòng)導(dǎo)致靴部鏈條垂度變化，造成的鏈條長(zhǎng)度的變化。

⑶ 船艙浮動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制靴部升降。

3.存在的問(wèn)題

靖海發(fā)電公司的連續(xù)卸船機(jī)自2007年投產(chǎn)以來(lái)，該機(jī)構(gòu)除了在調(diào)試時(shí)勉強(qiáng)可以正常動(dòng)作之外，在實(shí)際使用中，很少能夠可靠動(dòng)作，主要問(wèn)題表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

3.1不論是自動(dòng)模式還是手動(dòng)模式，靴部上升不能順利進(jìn)行，經(jīng)常出現(xiàn)卡澀或者不能動(dòng)作的情況。

3.2在運(yùn)行過(guò)程中，鏈條越來(lái)松，靴部鏈條的垂度明顯變大。增加鏈條脫軌風(fēng)險(xiǎn)，必須退出運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。

3.3在運(yùn)行過(guò)程中，鏈條越來(lái)緊。靴部鏈條的垂度明顯減小。提升機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)因張力過(guò)大，出現(xiàn)明顯聲音異常等情況。

3.4發(fā)現(xiàn)鏈條松緊明顯不正確時(shí)，需要將卸船機(jī)停止運(yùn)行，并移至檢修位置，手動(dòng)調(diào)整。

這些問(wèn)題不僅影響卸船效率，也嚴(yán)重影響到卸船的安全性。因?yàn)檠ゲ坎荒苷Ｉ仙?，靴部伸縮浮動(dòng)的動(dòng)作要求的第一、三項(xiàng)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4.原因分析

靴部動(dòng)作機(jī)構(gòu)主要由一個(gè)垂直方向的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)一個(gè)和水平方向的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。垂直方向的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靴部的整體上下移動(dòng)，水平方向的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水平方向的伸縮和保證鏈條的張緊。

靴部動(dòng)作的動(dòng)力由垂直和水平的兩個(gè)液壓缸提供。兩個(gè)液壓缸直徑相同，串聯(lián)連接，水平液壓缸比垂直液壓缸長(zhǎng)340MM，理想條件下，不僅保證垂直、水平方向同步運(yùn)動(dòng)，并且能夠保證鏈條的張緊力。

圖3

圖3所示為忽略了安全、控制等部件的液壓系統(tǒng)示意圖。當(dāng)P口充壓，垂直液壓缸伸出頂升靴部時(shí)，同步使水平液壓缸伸長(zhǎng)水平段，保證鏈條處于張緊狀態(tài)。P口泄壓時(shí)，靴部在自重的作用下，降低位置，固定長(zhǎng)度的鏈條將水平液壓缸壓回，鏈條依然處于張緊狀態(tài)。

實(shí)際應(yīng)用中，一方面靴部的重心和垂直軌道并不在同一垂線上，靴部對(duì)垂直軌道的壓力比較大，一方面靴部工作時(shí)要深入船艙內(nèi)部，工作環(huán)境惡劣，很難保證軌道良好的清潔和潤(rùn)滑條件，甚至軌道也可能產(chǎn)生少許變形，都使垂直軌道阻力和水平軌道阻力大幅增加。靴部上升時(shí)需要的頂升力

F總=F靴部自重+F鏈條張緊+F水平軌道阻力+F垂直軌道阻力

水平軌道阻力和垂直軌道阻力的增大，靴部提升所需的力超過(guò)了液壓系統(tǒng)的設(shè)定值，從而導(dǎo)使靴部的提升不能動(dòng)作。目前液壓系統(tǒng)的工作壓力已經(jīng)達(dá)到230bar，接近泵的極限工作狀態(tài)250bar。

為了保持鏈條的張緊，液壓系統(tǒng)在水平液壓缸無(wú)桿腔一側(cè)維持預(yù)設(shè)的工作壓力Pp，如果水平軌道阻力過(guò)大，工作壓力Pp不能有效推動(dòng)水平方向滑動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致鏈條張緊失效。

除了軌道阻力的影響，水平液壓缸無(wú)桿腔一側(cè)的工作壓力Pp及安全溢流壓力Ps設(shè)定不當(dāng)則會(huì)造成鏈條在工作過(guò)程中松緊逐漸變化：

如果工作壓力Pp或安全溢流壓力Ps偏低，靴部在運(yùn)行過(guò)程中受到?jīng)_擊等影響，無(wú)桿腔一側(cè)壓力超過(guò)安全溢流壓力Ps造成泄壓，水平液壓缸微微縮回，而工作壓力Pp不能使液壓缸及時(shí)伸長(zhǎng)，造成鏈條逐漸變松的現(xiàn)象。

如果安全溢流壓力Ps設(shè)定偏高，船艙隨波浪浮動(dòng)托起鏈條的懸垂部分，鏈條張力減小，在工作壓力Pp作用下水平液壓缸微微伸長(zhǎng)，而安全溢流壓力Ps偏高，水平液壓缸無(wú)桿腔一側(cè)不能在鏈條張力過(guò)大時(shí)及時(shí)泄壓，造成鏈條逐漸變緊的現(xiàn)象。

調(diào)整時(shí)，可首先保持比較高的工作壓力Pp，調(diào)整安全溢流壓力值，直至出現(xiàn)溢流泄壓的聲音，使鏈條張力達(dá)到適當(dāng)偏緊的程度，再調(diào)低工作壓力Pp，比安全溢流壓力Ps低約10bar左右，觀察運(yùn)行效果，適當(dāng)微調(diào)工作壓力Pp即可。

5.改進(jìn)措施

5.1及時(shí)清理、潤(rùn)滑垂直和水平軌道，確保動(dòng)作順暢。

5.2調(diào)整靴部的自動(dòng)升高程序更改為自動(dòng)升高懸臂的俯仰角度。不僅動(dòng)作可靠，也不涉及靴部的水平動(dòng)作，減少和船艙的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

5.3獨(dú)立設(shè)計(jì)靴部垂直液壓缸和水平液壓缸的液壓系統(tǒng)，通過(guò)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)兩者的同步。把靴部的動(dòng)作和鏈條的張緊作為兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分別解決，降低系統(tǒng)的工作壓力，提高液壓系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)可以有效的減少問(wèn)題的復(fù)雜度。

5.4操作界面增加鏈條張緊力調(diào)整的相關(guān)內(nèi)容。連續(xù)卸船機(jī)運(yùn)行是必須有司機(jī)值守的，增加調(diào)整張緊力的界面后，可以讓操作人員發(fā)現(xiàn)鏈條張緊異常時(shí)，方便、及時(shí)的調(diào)整。

6 結(jié)語(yǔ)

靖海發(fā)電公司的卸船機(jī)已經(jīng)采用改進(jìn)方案的第1、2條進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)行狀況良好，能夠保證鏈條的穩(wěn)定、合適的張緊力。船艙浮動(dòng)時(shí)，懸臂俯仰系統(tǒng)可靠的自動(dòng)動(dòng)作，有效的避免碰撞風(fēng)險(xiǎn)。第3、4項(xiàng)涉及的改動(dòng)內(nèi)容比較多，建議在制造時(shí)或作為項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)。

作者簡(jiǎn)介

江長(zhǎng)超（1975-）河南洛陽(yáng)人，工程師，一直從事卸、輸煤檢修、運(yùn)行及管理工作。