6000 T/H懸臂取料機(jī)俯仰鉸點(diǎn)軸承更換工藝改進(jìn)

王敏剛

（神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司企業(yè)管理部，河北 滄州061000）

0 前言

黃驊港作為渤海的一顆璀璨明珠，承擔(dān)著西煤東運(yùn)的重要任務(wù)。自2002年1月份黃驊港投入試運(yùn)營后，始終保持了較高的生產(chǎn)效率，每月的吞吐量連續(xù)遞增。2013年黃驊港更是達(dá)到了年吞吐量1.4億噸，創(chuàng)造了國內(nèi)同類型生產(chǎn)港口達(dá)產(chǎn)的最高紀(jì)錄。這些成績的取得都是與神華黃驊港務(wù)公司采用了先進(jìn)的高度自動化煤炭裝卸設(shè)備，運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)管理模式密不可分的。神華黃驊港務(wù)公司煤一二期工程共有12臺懸臂取料機(jī)，其中1500t/h懸臂取料機(jī)1臺，3000t/h懸臂取料機(jī)4臺和6000t/h懸臂取料機(jī)7臺，懸臂式取料機(jī)一般由行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、臂架機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)和斗輪機(jī)構(gòu)等幾大部分組成，取料機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

6000t/h懸臂取料機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)包括俯仰驅(qū)動電機(jī)、俯仰液壓泵、俯仰油缸、俯仰桁架梁、俯仰油管、俯仰液壓泵等組成，其具體工作過程如下：俯仰驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動液壓泵轉(zhuǎn)動產(chǎn)生液壓系統(tǒng)壓力，液壓泵帶動俯仰油缸做伸縮運(yùn)動，液壓油缸通過桁架梁傳動臂架做上升下降運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)取料機(jī)俯仰動作。黃驊港現(xiàn)所有6000t/h懸臂取料機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)俯仰鉸點(diǎn)異響和震動現(xiàn)象，給取料機(jī)正常工作帶來了很大的安全隱患。

本文通過對6000t/h懸臂取料機(jī)原有俯仰鉸點(diǎn)更換工藝深入分析，找出原有更換工藝缺陷根源，開發(fā)了一種新的更換工藝，避免了原有工藝的缺陷和問題，滿足了生產(chǎn)安全需求，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。

1 技術(shù)改造背景

6000t/h懸臂式取料機(jī)作為神華黃驊港務(wù)公司裝卸設(shè)備的主力軍，承擔(dān)了相當(dāng)大比重的工作量，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響一線生產(chǎn)部門，乃至全公司的裝船任務(wù)。該型取料機(jī)懸臂的俯仰動作是由兩臺液壓油缸及其液壓站驅(qū)動的，懸臂通過兩個鉸點(diǎn)與大機(jī)主體相連。在俯仰過程中，取料機(jī)懸臂始終通過鉸點(diǎn)的關(guān)節(jié)軸承繞銷軸轉(zhuǎn)動。大臂俯仰角度范圍為-10°至+11°，轉(zhuǎn)動角速度為3.6度/分鐘，屬于小角度，低轉(zhuǎn)速，重載荷轉(zhuǎn)動。

神華黃驊港務(wù)公司一期各裝卸設(shè)備自2001年投產(chǎn)至今，在高負(fù)荷的工況下已運(yùn)行了11年的時間。一期6000t/h取料機(jī)經(jīng)過多年的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，懸臂俯仰鉸點(diǎn)也出現(xiàn)了不同程度的老化。具體表現(xiàn)為：在懸臂俯仰動作過程中不同程度的出現(xiàn)各類摩擦異響，有時甚至引起整機(jī)振動。

經(jīng)過判斷和分析，俯仰過程中的異響和震動主要來自臂架俯仰鉸點(diǎn)處的軸承。而軸承發(fā)出異響和震動的原因在于：該部件隨著工作時間的增長逐漸老化，造成潤滑脂難以進(jìn)入關(guān)節(jié)軸承承載面形成油膜，軸承球面逐漸在無潤滑的情況下工作研磨而發(fā)出異響，并且由于缺乏潤滑而產(chǎn)生了嚴(yán)重磨損，最終導(dǎo)致該軸承損壞。

俯仰軸承的損壞使取料機(jī)在俯仰動作過程中產(chǎn)生了異響和震動，這種震動造成了部分卡軸板螺栓剪斷、卡軸板變形，也給取料機(jī)整機(jī)增加了沖擊載荷，形成一定的安全隱患。因此，需要更換新的俯仰軸承。

取料機(jī)的俯仰鉸點(diǎn)分左右兩個，每個鉸點(diǎn)是由位于門柱上一個耳板（安裝有軸承）、位于懸臂上兩個耳板以及軸頭上安裝有卡軸板的固定銷軸組成。鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖2所示。更換軸承，首先要頂出銷軸，并且由于軸承在中間軸承座孔內(nèi)，兩側(cè)有臂架耳板阻擋，還需將臂架抬高或?qū)⒁粋?cè)耳板割開，以便讓出更換軸承空間。

2 傳統(tǒng)的臂架俯仰鉸點(diǎn)軸承的更換方法

原有傳統(tǒng)臂架鉸點(diǎn)軸承更換方案為將臂架抬高，以讓出更換軸承的空間。該方案具體步驟如圖3所示。

2.1 配重支架和懸臂支架的制作

清理堆場維修場地，讓出配重支架組裝和吊車站位場地，將配重支架運(yùn)抵配重定點(diǎn)位置，放四根H型鋼（H150X150）作平臺，平臺用水平儀找平，使用用50噸吊車起吊、拼接配重支架（結(jié)構(gòu)如圖3）。懸臂支架則是使用堆場原有維修支架，并進(jìn)行相應(yīng)加固。

2.2 放下臂架與支配重（如圖4）

①將取料機(jī)行進(jìn)到指定維修位置，對懸臂支架放下臂架，測量、調(diào)整此時配重箱圓柱面下切平面的高度，使此高度值等于支架高度加支座高度及300噸油鎬（千斤頂）高度的和；測量配重箱此時俯視投影位置，可在配重箱上頂點(diǎn)兩側(cè)垂直墜落兩個重物，并在地面做出標(biāo)記用于確定支架的安放位置，然后移開取料機(jī)。

②支配重。在第①步驟中所標(biāo)記的位置安放配重支架，支架上預(yù)先掛好拔繩，臨時用維修車輛做拔錨，穩(wěn)定好支架后其上安放300噸油鎬和支座各兩個，然后取料機(jī)開回指定位置，放下懸臂架、提高配重再做臂架回轉(zhuǎn)，以防止配重碰到支架部分。微調(diào)取料機(jī)的位置使配重位于支架的正上方，為消除300噸油鎬與配重之間的空行程，兩側(cè)油鎬下方鋪墊20×400×400mm3厚鋼板各5-10塊，并同時頂升兩個300噸油鎬，直至消除配重拉桿拉力，拉桿向下垂下，待連接點(diǎn)彎曲后停止頂升。

2.3 拆卸拉桿與懸臂間鉸點(diǎn)

在拉桿與懸臂間的鉸點(diǎn)耳板上焊150噸鎬座，耳板間用20厚100寬鋼板連接。使用兩臺50噸吊車分別吊兩段拉桿消除拉桿重力，用150噸油鎬頂出銷軸。將拉桿用鋼絲繩、卸扣固定在懸臂上。同樣方法拆卸另一側(cè)鉸點(diǎn)銷軸。

2.4 起吊懸臂皮帶機(jī)張緊重錘，和拆卸懸臂皮帶機(jī)鉸點(diǎn)

在懸臂兩側(cè)皮帶張緊重錘附近使用兩臺50噸吊車掛兩根Φ20mm×6米長鋼絲繩起吊重錘至上止點(diǎn)，而后用兩根短鋼絲繩和卸扣將張緊重錘固定，解除懸臂皮帶張緊力。拆卸懸臂皮帶機(jī)俯仰部分和固定部分間的連接鉸點(diǎn)銷軸，拆除影響懸臂上升850mm空間內(nèi)的障礙物。

2.5 頂升懸臂拆卸左右兩個銷軸

在門柱和鉸點(diǎn)耳板上焊接油鎬鎬座，油鎬使用30噸扁油鎬，高度不大于130mm，置于門柱與懸臂尾部之間以用于水平方向的調(diào)整。因初始位置懸臂受配重拉力只需將懸臂前頂，但要注意不要頂過位置。先頂升懸臂應(yīng)在60噸左右，然后頂銷軸，頂出銷軸用50噸吊車吊下。

2.6 頂升懸臂，更換軸承

頂出兩側(cè)銷軸后，繼續(xù)頂升懸臂經(jīng)過5-6次緩鎬，最后使懸臂尾部上升850mm，拆去軸承兩側(cè)壓蓋、密封。使用氣割將耳板內(nèi)舊軸承割成三段后拆除。清理耳板內(nèi)表面，將錘擊痕跡用直磨機(jī)打磨平整，去除毛刺、鐵銹，涂油。用內(nèi)徑千分尺Φ460，測量耳板內(nèi)徑尺寸Φ460H7/f8配合公差。確認(rèn)后，安裝自潤滑關(guān)節(jié)軸承，用兩根銅棒錘擊安裝到位，安裝油封，壓蓋。

2.7 降懸臂，安裝銷軸

懸臂兩側(cè)油鎬同時下降，緩鎬，將懸臂降至初始高度。

2.8 安裝拉桿鉸點(diǎn)銷軸、恢復(fù)懸臂皮帶機(jī)連接鉸點(diǎn)銷軸、恢復(fù)被拆除的平臺欄桿油管等

2.9 拆除配重支架和懸臂支架

2.10 檢查、試車、涂裝

以上方案施工工期為 10天

（0）開工前準(zhǔn)備、焊接配重和懸臂支架 2 天

（1）放下臂架與支配重 1 天

（2）拆卸拉桿與懸臂間鉸點(diǎn)、焊接鎬座 2 天

（3）頂懸臂拆卸左右兩個銷軸和拆除懸皮鉸點(diǎn)。 1 天

（4）頂升懸臂和軸承拆除安裝 2 天

（5）降懸臂安裝左右兩個銷軸和安裝懸皮鉸點(diǎn)。 2 天

（6）安裝拉桿與懸臂間鉸點(diǎn)、拆除鎬座 1 天

（7）拆除配重支架、拆除懸臂支架、試車、涂漆 1 天

從上面?zhèn)鹘y(tǒng)施工方案可以看出，傳統(tǒng)更換軸承方案每次都需要制作工裝支撐懸臂取料機(jī)配重，每次都需要吊起取料機(jī)臂架懸皮張緊重錘并且拆卸懸臂皮帶機(jī)俯仰部分和固定部分間的連接鉸點(diǎn)銷軸，將臂架尾部頂起850mm左右。制作支撐配重的工裝支座就需要15萬左右，費(fèi)用較大。而且每次都需要拆卸懸臂皮帶機(jī)俯仰部分和固定部分間的連接鉸點(diǎn)銷軸，造成工作量增大，維修時間增長，同時維修安全風(fēng)險也明顯增加。

由于我公司生產(chǎn)作業(yè)計劃較為緊湊，如果停機(jī)維修時間太長，將嚴(yán)重影響到生產(chǎn)作業(yè)效率。因此我們通過不斷研究分析，改進(jìn)了俯仰鉸點(diǎn)更換工藝，縮短了維修時間，也降低了維修成本和安全風(fēng)險。

3 懸臂俯仰鉸點(diǎn)軸承的新型更換工藝

本改進(jìn)方案摒棄了舊工藝中制作和搭建配重支架、拆卸臂架拉桿等復(fù)雜步驟，從而大大縮短了維修時間。為了消除鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)力，將臂架根部與L門柱直接焊接固定，再用氣割割開臂架外側(cè)耳板，從臂架外側(cè)耳板里面掏孔，擴(kuò)孔至Φ834mm。擴(kuò)孔完畢后空間總夠后，直接可以制作胎具頂出軸承和銷軸，安裝新的軸承銷軸。安裝完成后將提前制作好的鋼套與原擴(kuò)孔后的臂架腹板焊接，完全焊接后安裝法蘭，法蘭通過螺栓與鋼套連接，法蘭內(nèi)孔穿銷軸，外側(cè)用卡板固定銷軸。這種改造后由法蘭連接的耳板是為今后再次更換俯仰鉸點(diǎn)關(guān)節(jié)軸承的維修工作提供方便，同樣能產(chǎn)生縮短維修時間的效果，再次更換時應(yīng)采取消除鉸點(diǎn)力的臂架固定方式。改造后鉸點(diǎn)如圖5所示。

改進(jìn)后更換方案具體的施工步驟如下：

3.1 前期準(zhǔn)備工作

按照圖紙制作加工臂架耳板鋼套、法蘭和銷軸，制作固定臂架根部的焊接工裝和頂鉸點(diǎn)銷軸的鎬座。如圖6(a)、(b)、(c)所示。

3.2 取料機(jī)臂架停放到修理架上并固定

將取料機(jī)行進(jìn)至指定位置，對準(zhǔn)修理架，放下臂架，臂架與修理架用銷軸固定。行走臺車用錨定固定，車輪用鐵鞋固定。

3.3 臂架根部與L門柱焊接固定

50噸吊車將制作好的固定工裝吊到臂架下方，施工人員使用手拉葫蘆將工裝安放在臂架根部與L立柱前側(cè)立面之間，滿焊，兩側(cè)可同時進(jìn)行焊接。如圖7所示。

3.4 割除臂架外側(cè)耳板腹板

拆除臂架鉸點(diǎn)外側(cè)平臺格柵，潤滑油管。在臂架鉸點(diǎn)外側(cè)中心孔處架割規(guī)，用氣割按圖紙尺寸割除臂架外側(cè)耳板，將鉸點(diǎn)孔放大。

3.5 頂銷軸

拆除鉸點(diǎn)內(nèi)側(cè)卡軸板、軸端擋板并使用50噸吊車將油鎬鎬座起吊至懸皮驅(qū)動平臺上，并將其安裝、焊接在鉸點(diǎn)內(nèi)側(cè)。放置200噸千斤頂。臂架耳板與軸承座耳板用鋼板連接固定。使用已放置到位的200噸千斤頂，頂出銷軸。

3.6 頂出軸承、安裝軸承

拆去軸承兩側(cè)壓蓋、密封。制作壓板，用于頂鉸點(diǎn)內(nèi)側(cè)定位套，將軸承座孔內(nèi)關(guān)節(jié)軸承頂出。氣割將耳板內(nèi)原軸承切割成三段后拆除。清理耳板內(nèi)表面，有錘擊痕跡用直磨機(jī)打磨平整，去除毛刺、鐵銹，涂油。

確認(rèn)臂架耳板割口尺寸，開出坡口，打磨清理坡口氧化皮。軸承座孔用粗砂布清理，測量檢查內(nèi)孔尺寸和公差備用。用內(nèi)徑千分尺Φ460，測量耳板內(nèi)徑尺寸Φ460H7/f8配合公差。確認(rèn)后，安裝自潤滑關(guān)節(jié)軸承。鉸點(diǎn)外側(cè)焊接鎬座，用壓軸承工裝將軸承安裝在座孔內(nèi)，用兩根銅棒錘擊安裝到位，安裝油封，壓蓋。

3.7 安裝銷軸

50噸吊車將加長的新銷軸吊至安裝位置，穿入軸承內(nèi)孔，焊接壓裝胎具，將鉸點(diǎn)軸從臂架內(nèi)側(cè)耳板穿出，安裝內(nèi)側(cè)軸承定位套，安裝內(nèi)側(cè)卡軸板。安裝時注意銷軸加油孔朝向后方向偏下10度左右。

3.8 安裝外側(cè)耳板鋼套、法蘭，焊接鋼套

50噸吊車將連接好的鋼套法蘭吊到鉸點(diǎn)處，套至銷軸上，安裝卡軸板。焊接鋼套，焊接時要注意先進(jìn)行定位焊接，并分層均勻焊接，單面焊要雙面成型，熔透焊，達(dá)到GBII級焊縫要求。

同樣的步驟拆裝焊接另一側(cè)鉸點(diǎn)。此處注意：待到一側(cè)耳板鋼套焊接探傷合格后拆裝另一側(cè)耳板。

3.9 拆除頂鉸點(diǎn)的胎具、加固臂架工裝，打磨鉸點(diǎn)處割除和焊接部位，恢復(fù)平臺格柵和潤滑油管線。

3.10 檢查、試車、涂裝

臂架俯仰試車，無異響，油管線布置加油順暢，螺栓緊固力矩合理，涂裝按底漆：富鋅底漆50微米；中間漆：環(huán)氧云鐵中間漆60微米；面漆：聚氨酯面漆50微米兩遍。

以上新工藝的施工工期為6天（每天工作10小時計算）

（0）開工前準(zhǔn)備、焊接懸臂L支架 2 天

（1）放下臂架，固定臂架和焊接鎬座 1 天

（2）割除腹板和頂銷軸 1 天

（3）更換軸承。安裝鋼套、法蘭，焊接 1.5 天

（4）割除另一側(cè)腹板和頂銷軸 1 天

（5）更換軸承。安裝鋼套、法蘭，焊接 1.5 天

（6）拆除工裝支架，恢復(fù)設(shè)施，檢查、試車、涂漆 0.5 天

4 注意事項(xiàng)

（1）由于改造的是鉸點(diǎn)銷軸的固定部分，軸承座孔無變形，變形的是臂架回轉(zhuǎn)軸線與銷軸安裝后的軸線同軸度。此同軸度在原設(shè)計要求中不太明確，（可查找設(shè)計技術(shù)要求確認(rèn)），由于采用的是關(guān)節(jié)軸承，此同軸度誤差（在一定范圍內(nèi)）對關(guān)節(jié)軸承（球鉸）的回轉(zhuǎn)沒有影響。

（2）鉸點(diǎn)更換維修中臂架固定方式為臂架根部與L立柱用肋板焊接，經(jīng)過設(shè)計驗(yàn)算，確保安全可靠。

（3）鉸點(diǎn)在頂銷軸前有一側(cè)耳板內(nèi)孔割除，鉸點(diǎn)力有部分殘留，對另一側(cè)耳板會有一定過盈摩擦力，拆卸中注意連接加固，拆卸后需對耳板孔適當(dāng)修整，防止安裝過程中損傷軸承。

（4）改造后的耳板設(shè)置法蘭連接是為今后更換鉸點(diǎn)關(guān)節(jié)軸承方便，再次更換時應(yīng)采取消除鉸點(diǎn)力的臂架固定方式。

5 結(jié)束語

本文通過改進(jìn)原有的更換取料機(jī)臂架俯仰鉸點(diǎn)軸承工藝，形成了一套新型工藝。改進(jìn)后的新工藝減少了舊工藝中許多繁雜且耗費(fèi)工時的步驟，并且需要制作的工裝也更為簡單，因此新工藝可以大大節(jié)省維修資源、縮短維修工期。新工藝經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際檢驗(yàn)，使維修工期縮短了約50%，從而顯著提高了設(shè)備利用率和維修效率。

［1］邵明亮，于國飛，耿華.斗輪堆取料機(jī)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007-01-01.

［2］王常鈺，張慧影.門式斗輪堆取料機(jī)與懸臂式斗輪堆取料機(jī)淺析[J].哈爾濱軸承,2010（02）.