PAL T200/40 取料機(jī)的改造研究

陳志榮

（廣州市越堡水泥有限公司，廣東 廣州 510000）

PAL T200/40 取料機(jī)是我司6000t/h 生產(chǎn)線原料制備中混合石預(yù)均化堆場(chǎng)配置的重要設(shè)備，同時(shí)更是生料研磨系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。自2005 年運(yùn)行至今，由于物料的成分變化、設(shè)備部件磨損以及部分構(gòu)件的初始設(shè)計(jì)等，已不能滿足現(xiàn)如今的工況條件。由此而造成取料機(jī)的故障日益增加，日常的維護(hù)維修成本高并且難以保持穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)造成較大的影響。為解決取料機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性差及維護(hù)維修工作量日益增大的問(wèn)題，我們針對(duì)取料機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的故障以及易磨損的部件進(jìn)行研究分析，并將近幾年的維修內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，逐步開(kāi)始針對(duì)性地改造嘗試。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間調(diào)整，嘗試性的改造取得不錯(cuò)的成效，取料機(jī)的故障率大幅下降，日常的維護(hù)維修工作量也不斷減少。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)以及參數(shù)

該混合石取料機(jī)與礦山堆料機(jī)為一體化設(shè)備，適用于圓形堆場(chǎng)。我司的取料機(jī)是在圍繞中心柱料場(chǎng)內(nèi)的圓形軌道上運(yùn)行，同時(shí)料耙沿橋梁往復(fù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)全斷面取料，然后通過(guò)刮板輸送系統(tǒng)將物料刮至中柱底部經(jīng)地坑膠帶機(jī)運(yùn)出。取料機(jī)由刮板取料機(jī)、圓形軌道、料耙、液壓系統(tǒng)、行走調(diào)節(jié)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。取料機(jī)的設(shè)計(jì)取料能力為520T/H，運(yùn)行速度：0.48m/s；料耙采用液壓驅(qū)動(dòng)模式，往復(fù)時(shí)間為20s/次，小車的正常取料速度：0.033m/min。料耙大架安裝在取料機(jī)行走方向側(cè)（取料側(cè)）；在機(jī)架上設(shè)置了3 組重載行走輪子及料耙的遷引鋼絲繩。行走輪分別安裝在機(jī)架頂部大梁的上面、側(cè)面及側(cè)邊立梁的正面，3 個(gè)行走輪子為1 組。刮板機(jī)的輸送能力為520T/H，運(yùn)行速度：0.48m/s，電機(jī)110kW。

圖1

2 存在的問(wèn)題

一是料耙大架由多件耙齒梁和結(jié)構(gòu)梁組成，每件耙齒梁上焊接約15 個(gè)耙齒，通過(guò)耙齒對(duì)物料來(lái)回疏松,使物料自由下滑至刮板位置，由刮板截取并輸送至中心柱下料口。原耙齒是φ36 的螺紋鋼直接裁剪需要的長(zhǎng)度，通過(guò)焊接的方式直接焊在料耙梁上。當(dāng)耙齒磨損嚴(yán)重需要更換時(shí)，只能選擇直接割除，或者在旁邊重新焊接一根新的耙齒，使得更換耙齒的工作變得繁瑣。且為了保障耙梁的安全，一般在與料耙梁直接焊接的位置很少選擇割除的方式，會(huì)導(dǎo)致耙齒梁上積累的殘留物越來(lái)越多，加重整個(gè)料耙大架的重量。其一，耙齒的材料是螺紋鋼，其硬度很低，有效的使用壽命會(huì)很短。其二，我司的混合料成分為石灰石與黏土混合料，黏土摻入比例為6%左右，LSF 控制值為160±15mm, 水份為7%~15%左右。綜合上述2 種原因，導(dǎo)致耙齒磨損較快，一般2 個(gè)月左右就必須進(jìn)行更換。而且耙齒的數(shù)量較多，在日常的生產(chǎn)中沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行一次性的全部更換，需要分批次進(jìn)行。如此操作就導(dǎo)致耙齒的長(zhǎng)短不一，累積到一定程度時(shí)，就會(huì)破壞取料端面的平整性，容易出現(xiàn)下料不夠或者塌料的現(xiàn)象，對(duì)生產(chǎn)造成影響。如果出現(xiàn)塌料的情況，將對(duì)刮板機(jī)造成極大的沖擊，損壞刮板、鏈條和結(jié)構(gòu)件，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞減速機(jī)等傳動(dòng)部件。

二是料耙大架下方布置有多組疏松齒梁，疏松齒梁的主要工作一是將耙齒作業(yè)中滑落下來(lái)的混合石料繼續(xù)疏松，使物料更容易進(jìn)入刮板范圍內(nèi)。二是對(duì)上方不斷滑落的物料進(jìn)行緩沖作用，使物料不直接沖擊刮板，穩(wěn)定刮板的截取量。之前的疏松齒梁僅為由1 根約1.5m 長(zhǎng)方鋼制作而成的鋼梁，直接單頭焊接在料耙大架上。疏松齒梁上均勻分布4 個(gè)螺紋鋼制的疏松耙齒，結(jié)構(gòu)單一，可承受載荷不大。物料一多就會(huì)出現(xiàn)疏松齒梁斷裂的現(xiàn)象，同時(shí)疏松耙齒的磨損較快。多組疏松齒梁同線布置，導(dǎo)致4 個(gè)均布的疏松耙齒疏松物料的截面小并容易形成斷面，物料下滑至刮板位置的量將減少。在物料水分稍大的條件下，取料量還會(huì)大幅下降，造成物料供應(yīng)不上，導(dǎo)致生料磨需要停機(jī)待料。

三是料耙大架通過(guò)“7”字型行走架與液壓缸相連，“7”字型行走架布置有3 組重載行走輪。分別為頂部中間導(dǎo)向輪組，側(cè)邊處支撐行走輪組，以及底部橫向支撐行走輪組。原設(shè)計(jì)中行走輪與底座是整體式的，直接焊接在大梁上，這樣會(huì)導(dǎo)致在行走輪損壞需要更換時(shí)就會(huì)失去具體準(zhǔn)確的定位尺寸而且安裝位置多次焊接后材質(zhì)強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)就需要更換該位置的大梁，維修工作量直線上升。由于沒(méi)有具體的定位尺寸，行走輪的定位不精準(zhǔn)，同一平面上的輪子與鋼梁的接觸程度不同，就會(huì)導(dǎo)致各行走輪受力不均，輪子內(nèi)部的2 個(gè)軸承受力不一。在這種重載的條件下，料耙大架在液壓裝置的推動(dòng)下頻繁的往復(fù)動(dòng)作，行走輪的軸承尤其容易損壞。即使使用SKF 或FAG 的軸承也難以延長(zhǎng)其使用壽命。

四是取料機(jī)在圓形軌道上圍繞料場(chǎng)內(nèi)的中心柱運(yùn)行，物料通過(guò)耙齒梁作用，從料堆下滑至底部疏松齒梁位置，通過(guò)疏松齒來(lái)回動(dòng)作對(duì)物料進(jìn)行疏松，使物料進(jìn)入刮板斗內(nèi)，再依靠刮板機(jī)輸送至中心柱下料口位置。由于取料機(jī)的設(shè)計(jì)為單側(cè)料耙的形式，使得取料機(jī)長(zhǎng)期處于單側(cè)取料狀態(tài)，刮板機(jī)取料端的鏈條長(zhǎng)時(shí)間受物料阻力等因素影響，相較于非取料端的鏈條更容易拉長(zhǎng)。在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，取料端與非取料端的鏈條長(zhǎng)度就會(huì)出現(xiàn)明顯的差異，由于整套鏈條約264 節(jié)，通過(guò)內(nèi)積差積累，兩側(cè)鏈條長(zhǎng)度差異較大，造成刮板鏈條向非取料端跑偏嚴(yán)重，鏈條入鏈輪時(shí)鏈板與鏈輪出現(xiàn)刮蹭現(xiàn)象，取料機(jī)運(yùn)行狀況存在較大故障隱患。

3 改造方案

一是通過(guò)取料機(jī)運(yùn)行狀況以及料耙受力等因素的綜合考慮，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用條件，對(duì)料耙耙架的耙齒梁進(jìn)行針對(duì)性的改造，設(shè)計(jì)并制作新型簡(jiǎn)單且易更換的料耙。新型耙齒是通過(guò)螺栓將耙齒固定在耙齒耙座上，再把耙座焊接于新耙齒梁上，耙座設(shè)計(jì)為外徑φ50mm，內(nèi)徑φ31mm,長(zhǎng)度為150mm 的厚壁管裝座子，耙齒是使用通過(guò)調(diào)制處理的尺寸為外徑φ30mm，長(zhǎng)度400mm 的圓鋼制作，耙齒硬度得到較大提高。在耙座和耙齒上制作2 個(gè)φ13mm 的通孔，按照間隙配合精度方式安裝在管狀耙座，通過(guò)M12 螺栓將耙齒和耙座進(jìn)行緊固安裝。為了保證耙齒穩(wěn)定性以及強(qiáng)度，2 顆固定螺栓孔距為50mm，改造方案如圖2 所示。由于耙齒材料經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理增強(qiáng)其硬度，使其具有更好的耐磨性。一般耙齒的使用壽命約在1 年以上，耙座與耙齒間隙單邊約0.5mm 左右，更換耙齒時(shí)只需將螺栓卸下，就能輕松將磨損耙齒拆除完成更換作業(yè)，從而使整個(gè)更換耙齒的工作從復(fù)雜的切割焊接作業(yè)變成簡(jiǎn)單的螺栓拆卸工作，大大節(jié)省了取料機(jī)維修作業(yè)的人力投入，減少了維修工作量。

圖2

圖3

二是由于物料是通過(guò)疏松齒梁的疏松作用進(jìn)入刮板機(jī)內(nèi)，疏松齒梁的疏松能力對(duì)取料機(jī)的作業(yè)十分重要，所以疏松齒的穩(wěn)固及耐磨損尤其重要。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用情況以及物料疏松情況進(jìn)行分析，我們決定使用結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的三角形方式制作疏松齒梁，代替原有設(shè)計(jì)的單一長(zhǎng)梁方式。優(yōu)勢(shì)如下：第一，三角形結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性的特點(diǎn)，是其他結(jié)構(gòu)所不具備的，疏松齒梁既是疏松齒的承載結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是自身疏松齒梁的加固結(jié)構(gòu)件，不需要為增加其穩(wěn)定性而重新焊接加固結(jié)構(gòu)件。第二，利用三角形式的2 個(gè)斜梁來(lái)代替原有的單一長(zhǎng)梁，在同一時(shí)間內(nèi)，斜梁方式的疏松面積達(dá)到長(zhǎng)梁疏松面積的2 倍，從而使疏松能力得到很大的提升，減少了物料因疏松能力不足而造成的物料堆積。第三，在原長(zhǎng)梁方式下，疏松齒成上下形式分布，未形成流暢的疏松下滑路徑，容易使上方物料疏松至下一層時(shí)造成物料堆積，需要對(duì)物料進(jìn)行重復(fù)疏松，降低了疏松齒的工作效率。因?yàn)樾率绞杷升X梁是使用斜梁形式，耙齒按斜梁形式分布，物料可形成流暢的疏松下滑，斜梁漸進(jìn)下料的疏松形式讓疏松效率得到顯著提升。第四、混合石底部物料長(zhǎng)期受物料堆積擠壓，底部物料緊實(shí)疏松阻力較大。考慮到原疏松齒梁的不穩(wěn)定性，底部疏松齒無(wú)法增加垂直方向疏松齒，底部物料只能靠刮板耙齒尖疏松，刮板耙齒尖磨損嚴(yán)重。然而三角形式的疏松齒梁具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性，我們?cè)谌堑撞课恢迷黾哟怪狈较蚴杷升X，通過(guò)垂直疏松齒對(duì)底部物料進(jìn)行初步疏松，一定程度上減少了刮板耙齒尖進(jìn)行耙料時(shí)的阻力，從而延長(zhǎng)了耙齒尖的使用壽命。

三是“7”字型行走架作為取料機(jī)主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及承載機(jī)構(gòu)，行走架的受力狀況對(duì)設(shè)備運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用?！?”字型行走架的特殊結(jié)構(gòu)使得運(yùn)行時(shí)不僅需要考慮料耙耙齒梁組成的耙齒架重量，同時(shí)需考慮重載行走輪組的定位與受力情況。首先，得益于耙齒梁的改造項(xiàng)目，在改造時(shí)，為保持耙齒架結(jié)構(gòu)的耙齒梁沿用原尺寸250mm*150mm 方鋼制作，其余耙齒梁均改用尺寸為100mm*150mm 方鋼制作。通過(guò)對(duì)舊式耙齒梁的更換，拆除了原為保證鋼梁剛性而未割除的殘余耙齒，如此整個(gè)耙齒架減輕約10t 重量。重量的減輕使“7”字型行走架的底部橫向支撐行走輪組受力減少，行走時(shí)輪組的受力情況得到改善。其次，通過(guò)對(duì)重載行走輪組的針對(duì)性分析，我們重新設(shè)計(jì)了行走輪的安裝定位方式，將安裝底座與行走輪分離成活動(dòng)的2 部分。重載行走輪組定位重新調(diào)整后，底座通過(guò)焊接方式焊接在“7”字型行走架上，再使用螺栓和定位銷的方式將行走輪安裝在底座上。這樣不僅避免了輪子更換時(shí)無(wú)定位尺寸造成的定位不準(zhǔn)的問(wèn)題，而且能更加快速的更換損壞的行走輪，節(jié)省了維修時(shí)間。最后通過(guò)對(duì)行走輪的解體分析，發(fā)現(xiàn)原行走輪的潤(rùn)滑方式過(guò)于理想化，行走輪使用雙軸承形式，均為雙列調(diào)心滾子軸承。在原行走輪的結(jié)構(gòu)上，無(wú)法對(duì)4列滾子進(jìn)行潤(rùn)滑，僅僅是對(duì)中間兩側(cè)滾子進(jìn)行潤(rùn)滑。針對(duì)潤(rùn)滑方式，我們對(duì)行走輪內(nèi)部潤(rùn)滑通道進(jìn)行了調(diào)整，將原定位環(huán)切除1/3，在行走輪內(nèi)側(cè)重新設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油槽，讓行走輪內(nèi)部的雙軸承均能得到更好的潤(rùn)滑，從而延長(zhǎng)行走輪的使用壽命。改造后的行走輪如圖4 所示。

圖4

四是刮板機(jī)是物料輸送的重要一環(huán)。取料機(jī)為單側(cè)單向的取料形式，由于單側(cè)鏈條受力，造成取料端與非取料端的鏈條的長(zhǎng)度差異難以避免，無(wú)法在取料方式以及鏈條長(zhǎng)短上解決鏈條的跑偏問(wèn)題。通過(guò)對(duì)刮板機(jī)的針對(duì)性檢查以及各部件的詳細(xì)分析，我們對(duì)刮板導(dǎo)向輪與軌道定位方面進(jìn)行了調(diào)整。導(dǎo)向輪是安裝在刮板料斗中間的行走輪，導(dǎo)向輪軌道可以對(duì)導(dǎo)向輪的位移進(jìn)行限制以及糾正，二者的結(jié)合對(duì)刮板運(yùn)行起到了至關(guān)緊要的導(dǎo)向作用。為了增強(qiáng)其二者的導(dǎo)向作用，我們將導(dǎo)向輪軌道向取料端偏移10mm,使導(dǎo)向輪帶動(dòng)刮板向取料端側(cè)進(jìn)行偏移，鏈條也隨刮板偏移，通過(guò)此舉來(lái)補(bǔ)償兩側(cè)鏈條的長(zhǎng)短差異量，從而改善鏈條跑偏嚴(yán)重，避免鏈板斷裂的情況發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)取料機(jī)各部位運(yùn)行狀況的針對(duì)性研究以及不同故障情況的深入分析，利用停機(jī)時(shí)間對(duì)取料機(jī)的幾個(gè)具體部位進(jìn)行了改造調(diào)整。得益于各部位改造成果的相輔相成，取料機(jī)的故障率大幅降低，從每周投入大量維修人員檢修到現(xiàn)在每月只需少量人員進(jìn)行磨損件的更換，基本上實(shí)現(xiàn)了全年無(wú)大故障，整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定的改造目標(biāo)。