巷道式堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)典型故障及維修方法

李明忠

(中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司，江蘇儀征 211900)

滌綸低彈絲包裝具有品種多、體積小、質(zhì)量輕、品種更換頻繁、倉(cāng)儲(chǔ)發(fā)貨要求高的特點(diǎn)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以充分發(fā)揮節(jié)省用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲(chǔ)運(yùn)損壞的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)控制巷道式堆垛機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人作業(yè)。

儀化長(zhǎng)絲加彈中心兩座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)分別建于1994年和2001年，用于滌綸低彈絲的倉(cāng)儲(chǔ)和發(fā)貨。該自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要由控制系統(tǒng)和設(shè)備主體構(gòu)成，其中設(shè)備主體由貨架和巷道式堆垛機(jī)單元組成，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)平面布局見(jiàn)圖1所示。

圖1 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)平面布局圖

貨架采用焊接牛腿式工業(yè)貨架，6排，每排65列16層，合計(jì)6 240個(gè)貨位，單貨位最大承載質(zhì)量800 kg，單貨位尺寸為1 900(L)×1 350(W)×1 500(H)(mm)，貨架總高度達(dá)到24 m。

6排貨架被分割成3組，組與組之間稱(chēng)為巷道，其中巷道式堆垛機(jī)就在巷道內(nèi)運(yùn)行。堆垛機(jī)總體尺寸為5 840(L)×1 350(W)×27 490(H)(mm)，額定起質(zhì)量為800 kg。

堆垛機(jī)在水平和垂直方向的運(yùn)行，通過(guò)認(rèn)址器定位，可以將產(chǎn)品準(zhǔn)確地取出放入每一個(gè)貨位。堆垛機(jī)在巷道內(nèi)鐵軌上的運(yùn)行稱(chēng)為水平行走，由失電制動(dòng)型電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)車(chē)輪運(yùn)行完成，運(yùn)行速度為5～105 m/min。堆垛機(jī)在巷道內(nèi)的上下垂直運(yùn)行，由失電制動(dòng)型電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪、鏈條機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)完成，運(yùn)行速度為4～25 m/min。

筆者重點(diǎn)就2001年建成的這座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)主體巷道式堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)的故障和檢修展開(kāi)論述。

1 巷道式堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)

堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、鏈條、鏈輪、配重塊、載貨臺(tái)組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。電機(jī)輸出鏈輪1通過(guò)28A雙排鏈條帶動(dòng)鏈輪2，鏈輪2與鏈輪3/3＇同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。兩根型號(hào)為20A雙排鏈并列分布通過(guò)鏈輪組3-8嚙合傳動(dòng)，一端與載貨臺(tái)連接，一端與堆垛機(jī)立柱內(nèi)的配重塊連接，由于兩根鏈條同步傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)載貨臺(tái)上下運(yùn)行。堆垛機(jī)的載貨臺(tái)的提升、下降靠鏈條、鏈輪傳動(dòng)完成，因此鏈條與鏈輪的可靠性將影響堆垛機(jī)上下垂直運(yùn)行，一旦其傳動(dòng)失效，將導(dǎo)致堆垛機(jī)無(wú)法運(yùn)行，嚴(yán)重影響到入庫(kù)發(fā)貨流程。

2 提升機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障

2.1 鏈條故障

堆垛機(jī)電機(jī)傳動(dòng)鏈條型號(hào)為28A-2-53，兩根提升鏈條型號(hào)為20A-2-2323和20A-2-2386，由表1可知，20A節(jié)距為31.75 mm，兩根提升鏈條長(zhǎng)度分別為73.8 m和75.8 m，單根提升鏈質(zhì)量達(dá)到560 kg左右。鏈傳動(dòng)的失效形式通常有以下4種:

a)鏈板或滾子的疲勞破壞:由于鏈板或滾子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的載荷不斷變化，因而鏈板或滾子在交變應(yīng)力狀態(tài)下工作，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后，鏈板會(huì)產(chǎn)生疲勞斷裂或滾子表面會(huì)產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕和疲勞裂紋;

b)鏈條鉸鏈磨損:鏈節(jié)在進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)，銷(xiāo)軸與套筒之間存在相對(duì)滑動(dòng)，在不能保證充分潤(rùn)滑的條件下，將引起鉸鏈的磨損，磨損導(dǎo)致鏈輪節(jié)距增加，鏈條與鏈輪的嚙合點(diǎn)外移，最終將產(chǎn)生跳齒或脫鏈而使傳動(dòng)失效;

c)鏈條鉸鏈膠合:由于套筒和銷(xiāo)軸間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在變載荷的作用下，潤(rùn)滑油膜難以形成，當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，使套筒與銷(xiāo)軸間發(fā)生金屬直接接觸而產(chǎn)生很大摩擦力，其產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致套筒與銷(xiāo)軸的膠合。在這種情況下，或者銷(xiāo)軸被剪斷，或者套筒、銷(xiāo)軸與鏈板的過(guò)盈配合松動(dòng)，從而造成鏈傳動(dòng)的失效;

d)鏈條靜力拉斷:在低速重載傳動(dòng)或突然過(guò)載時(shí)，鏈條靜載荷承載能力受到鏈元件的靜拉力強(qiáng)度的限制。

圖2 提升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

表1 滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷(GB 1243.1－83)/mm

如前文所述，堆垛機(jī)提升鏈條運(yùn)行速度為0.07～0.42 m/s，兩根雙排鏈條承受的最大載荷為800 kg，則單根單排鏈條承受的最大載荷為1 600 kg，由表1可知，是20A鏈條極限載荷的1/44，因此堆垛機(jī)提升鏈條運(yùn)行工況為低速輕載，理論上通常會(huì)出現(xiàn)前兩種失效形式。通過(guò)多年的運(yùn)行跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，由于提升鏈條長(zhǎng)度長(zhǎng)，處于垂直狀態(tài)，油脂附著力差，潤(rùn)滑效果不理想，特別是連接配重塊附近一段的鏈條長(zhǎng)期處于立柱筒內(nèi)，根本無(wú)法潤(rùn)滑，造成鏈條不同程度地出現(xiàn)了鏈板疲勞斷裂、鏈板和鉸鏈磨損，鏈輪節(jié)距增加，如圖3、4所示。

2.2 軸承故障

和提升鏈條一樣，鏈輪軸承處于同樣低速輕載工況，常見(jiàn)的失效形式為接觸疲勞失效和游隙變化失效。3臺(tái)堆垛機(jī)鏈輪軸承均為國(guó)產(chǎn)深溝球軸承，單面密封，采用集中潤(rùn)滑方式。由于立體倉(cāng)庫(kù)采用彩鋼瓦結(jié)構(gòu)，保溫效果差，冬季庫(kù)頂溫度最低零下，夏季則達(dá)到50℃左右，溫差大。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，集中潤(rùn)滑通道內(nèi)油脂干結(jié)堵塞，導(dǎo)致加油時(shí)，新油不能順利到達(dá)軸承內(nèi)部，造成軸承潤(rùn)滑不良出現(xiàn)接觸疲勞破壞。由于冬夏溫差大，軸承冷熱膨脹不均，引起軸承游隙變化，從而造成軸承失效。

3 故障處理方法

如上述，提升機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障為鏈條磨損和軸承磨損，故障不但影響到提升機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確定位，而且更為嚴(yán)重的是由于堆垛機(jī)為高空作業(yè)，給安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大隱患，一旦出現(xiàn)故障，由于涉及到30 m的高空作業(yè)、鏈條本身長(zhǎng)且自重大，需要制訂完善的安全的鏈條更換作業(yè)方案。

圖3 鏈板磨損圖

圖4 鉸鏈磨損圖

3.1 鏈條更換

根據(jù)堆垛機(jī)的維護(hù)手冊(cè)，鏈條的更換標(biāo)準(zhǔn)是:任意測(cè)量30節(jié)鏈條，如果伸長(zhǎng)超過(guò)2%，為了確保安全，鏈條需整根更換。按表1計(jì)算，日常狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)20A鏈條30節(jié)測(cè)量長(zhǎng)度超過(guò)971.55 mm時(shí)，需進(jìn)行鏈條更換。如果鏈條只出現(xiàn)了某節(jié)鏈板疲勞斷裂，鉸鏈磨損，而其余部分鏈輪節(jié)距伸長(zhǎng)未超出2%范圍，可考慮進(jìn)行局部更換。

3.1.1 整體鏈條更換方法

整根鏈條的更換難點(diǎn)主要是作業(yè)高度高、立庫(kù)頂部照明差、鏈條長(zhǎng)自重大、作業(yè)周期長(zhǎng)、并盡可能避開(kāi)嚴(yán)寒和酷暑季節(jié)。具體操作方法如下，如圖5所示。

a)在立庫(kù)頂部16層，巷道貨架之間架設(shè)作業(yè)平臺(tái)，并布置好照明和安全防護(hù);

b)將載貨臺(tái)升至最高第16層，此時(shí)堆垛機(jī)立柱內(nèi)的配重塊則降到低位;

圖5 鏈條更換作業(yè)圖

c)用2只2 t手動(dòng)葫蘆將載貨臺(tái)固定在立庫(kù)頂部橫梁上，鏈條得以放松，配重完全落底;

d)將載貨臺(tái)連接的2根20A提升鏈條斷開(kāi)，末端繞過(guò)鏈輪組5/5＇，并與長(zhǎng)約30 m的鋼絲繩同時(shí)相連，鋼絲繩另外一端與1只2 t手動(dòng)葫蘆相連固定在下方“作業(yè)點(diǎn)1”的堆垛機(jī)底梁上;

e)斷開(kāi)主動(dòng)鏈條28A對(duì)提升鏈條20A的傳動(dòng)約束;

f)在“作業(yè)點(diǎn)2”，從檢修口斷開(kāi)提升鏈條20A與配重塊的連接，將新鏈條與舊鏈條相連，接下來(lái)，新舊鏈條將在人工拉動(dòng)下，通過(guò)各鏈輪組的傳動(dòng)，完成替換工作;

g)在“作業(yè)點(diǎn)1”，操作人員通過(guò)葫蘆不斷地向下收鋼絲繩，新鏈條則從檢修口不斷上升，并對(duì)新鏈條節(jié)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);

h)由于手動(dòng)葫蘆行程有限，通過(guò)幾次交替更換葫蘆后，舊鏈條逐漸落至“作業(yè)點(diǎn)1”;

i)當(dāng)更換的新鏈條累計(jì)計(jì)數(shù)達(dá)到2386節(jié)后，停止更換工作。將新鏈條在檢修口與配重塊相連，另外一端也繞過(guò)了鏈輪組5/5＇，然后將其中1根鏈條的長(zhǎng)度截掉63節(jié);

j)分別將兩根鏈條與載貨臺(tái)相連，至此完成了整根鏈條的更換。開(kāi)機(jī)后讓鏈條低速轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的同時(shí)進(jìn)行刷油潤(rùn)滑作業(yè)。

3.1.2 局部鏈條更換方法

相對(duì)與整體鏈條更換而言，局部鏈條更換簡(jiǎn)單得多。根據(jù)鏈條故障部位，在立庫(kù)貨架相應(yīng)的層高位置架設(shè)作業(yè)平臺(tái)，為了確保安全，作業(yè)平臺(tái)周?chē)€需架設(shè)護(hù)欄和防護(hù)網(wǎng)防止人員墜落和工器具、零部件墜落。找出距離故障鏈節(jié)兩端最近的活接頭，用3只不小于2 t手動(dòng)葫蘆將故障段鏈條和非故障段鏈條懸掛于貨架上，然后松開(kāi)活接頭，更換故障段鏈條。

3.2 鏈輪軸承更換

相對(duì)鏈條更換，鏈輪軸承更換工作關(guān)注的重點(diǎn)是高空作業(yè)和設(shè)備零部件墜落，下面以鏈輪組5/5'軸承更換為例進(jìn)行具體說(shuō)明，見(jiàn)圖6所示。

圖6 軸承更換作業(yè)圖

a)在立庫(kù)頂部16層，巷道貨架之間架設(shè)作業(yè)平臺(tái)，并布置好照明和安全防護(hù)，重點(diǎn)是在作業(yè)平臺(tái)下方鋪設(shè)安全網(wǎng)，防零部件墜落;

b)將載貨臺(tái)升至最高第15層，用2只2 t手動(dòng)葫蘆將載貨臺(tái)固定在立庫(kù)頂部橫梁上，讓鏈條略微放松;

c)用1只2 t手動(dòng)葫蘆將圖中最左側(cè)2根鏈條同時(shí)固定，防止鏈條在失去載貨臺(tái)負(fù)荷后，被配重收緊。此時(shí)再對(duì)懸掛載貨臺(tái)的2只葫蘆向上收緊，使得鏈輪組上方的鏈條完全放松;

d)用吊繩將鏈輪組5/5＇上方的鏈條掛起，確保鏈條完全脫離鏈輪，并有較足夠的檢修空間;

e)在更換軸承之前，先要將鏈輪軸打出，為了確保軸與鏈輪分離過(guò)程中鏈輪不掉落，還得用細(xì)尼龍繩將鏈輪系掛起來(lái);

f)鏈輪與軸分離后，將鏈輪內(nèi)孔內(nèi)的軸承進(jìn)行更換，并對(duì)集中潤(rùn)滑通道進(jìn)行清洗疏通;

g)軸承更換完畢后，恢復(fù)鏈輪與軸裝配，再恢復(fù)鏈條與鏈輪裝配。

4 結(jié)語(yǔ)

由于巷道式堆垛機(jī)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提升機(jī)構(gòu)的鏈條和軸承故障檢修難度較大，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高，因此作為設(shè)備維修管理人員來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)要關(guān)注的是加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)，將故障消滅在萌芽狀態(tài)，防止事故的擴(kuò)大化。

［1］機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)/中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì)，中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.第4卷.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.1.