斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)支承大齒圈損壞及整治策略研究

葉流芳　黃富恩

摘 要：斗輪機(jī)是煤炭等作業(yè)中必不可少的設(shè)備，其為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高做出了重大貢獻(xiàn)。但是由于斗輪機(jī)需要連續(xù)不斷的運(yùn)行，回轉(zhuǎn)支承大齒圈經(jīng)常會(huì)發(fā)生故障，磨損程度越加嚴(yán)重，某些輪齒甚至出現(xiàn)了塑性變形，還有些輪齒被“根切”。如果此情況一直存在下去，煤炭等作業(yè)流程將會(huì)大受影響，同時(shí)大齒圈的應(yīng)用年限也會(huì)大大縮短。文章首先對(duì)斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)支承大齒圈損壞狀態(tài)以及原因進(jìn)行了概述，其次對(duì)其整治方案進(jìn)行了研究以及比較，僅供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：斗輪機(jī)；大齒圈；整治策略

中圖分類號(hào)：U693 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0097-02

斗輪機(jī)也可以被稱之為斗輪堆取料機(jī)，其主要是用來(lái)裝卸散狀物料。作為高效裝卸設(shè)備，應(yīng)用范圍非常廣泛，比如港口、水泥、發(fā)電廠等，由于上述場(chǎng)地的散料數(shù)量比較多，需要大型的裝卸設(shè)備才能夠完成裝卸任務(wù)。本文以某公司使用的兩臺(tái)斗輪機(jī)為例，這兩臺(tái)斗輪機(jī)主要是應(yīng)用在煤炭裝卸中，運(yùn)行已經(jīng)超過(guò)了上萬(wàn)小時(shí)，吞吐量已經(jīng)超過(guò)了上千萬(wàn)噸。但是由于連續(xù)作業(yè)，這兩臺(tái)斗輪機(jī)上工作級(jí)別比較高的大齒圈出現(xiàn)了損壞，嚴(yán)重影響了該公司的經(jīng)濟(jì)效益，為此，公司維修人員了解損壞情況之后，采取了整治策略。

1 大齒圈輪齒損壞狀況及其原因

1.1 損壞狀況

該公司所應(yīng)用的大齒圈型號(hào)是132、50、4000，其模數(shù)是25，齒數(shù)是173，齒寬為18 cm，內(nèi)圈與外圈共有160個(gè)安裝孔。大齒圈與斗輪機(jī)之間，應(yīng)用螺栓進(jìn)行連接，螺栓數(shù)量為80個(gè)。該公司斗輪機(jī)應(yīng)用的過(guò)程中，出現(xiàn)了大齒輪斷齒故障，維修人員通過(guò)詳細(xì)分析，同時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)大齒圈展開了基本的測(cè)量與觀察，維修人員發(fā)現(xiàn)大齒圈上的齒輪存在著比較嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象，損壞最為嚴(yán)重的是98～164號(hào)之間，而其他齒輪則沒有明顯的損壞跡象。

另外，維修人員通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)小齒輪軸線已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的歪斜情況，小齒輪和大齒圈之間的嚙合位置，上端與下端之間的差距不到0.5 mm，可想而知，其歪斜情況的嚴(yán)重性。斗輪機(jī)的回轉(zhuǎn)支承大齒圈示意圖，如圖1所示。

1.2 原因分析

本公司所使用的斗輪機(jī)上部機(jī)體重量非常大，達(dá)到了312 t，因此該斗輪機(jī)的回轉(zhuǎn)慣性十分強(qiáng)大。斗輪機(jī)在進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)槲锪洗嬖谥?fù)載，尤其是回轉(zhuǎn)取料時(shí)，會(huì)形成阻力矩，此外，斗輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)多次的回轉(zhuǎn)起、制動(dòng)，這就會(huì)造成上部機(jī)體不停的左右回?cái)[，產(chǎn)生比較大的沖擊。

上述情況使得大齒輪輪齒、小齒輪輪齒需要承受更大的應(yīng)力。因?yàn)榇簖X圈輪齒硬度并不高，所以經(jīng)常出現(xiàn)磨損，甚至是被不斷的擠壓，產(chǎn)生了變形。但是大齒輪輪齒硬度非常高，雖然沒有發(fā)生變形，但是卻直接被折斷。正是由于大齒圈輪齒損壞程度越加嚴(yán)重，變形程度越加嚴(yán)重，使得大齒圈與小齒輪之間嚙合越加的不正常。

由此，使得大齒圈輪齒磨損程度越來(lái)越嚴(yán)重，最嚴(yán)重的就是被“根切”另外，驅(qū)動(dòng)裝置軸線出現(xiàn)了嚴(yán)重的走位情況，因此大齒輪輪齒發(fā)生了折斷，這一過(guò)程在不斷的循環(huán)，導(dǎo)致了惡性循環(huán)。

而大齒圈98～164號(hào)之間的輪齒損壞尤其嚴(yán)重，這主要是因?yàn)槎份啓C(jī)在進(jìn)行堆取料工作時(shí)，懸臂工作范圍不正常。此種斗輪機(jī)的各個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)為：堆料范圍是-110～110 °之間，取料范圍是-135～135 °，此上述參數(shù)是懸臂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍。一般而言，斗輪機(jī)作業(yè)時(shí)，應(yīng)該向著走前方以及右前方，即范圍為-85～85 °之間，這一范圍中-5～5 °之間被看作是過(guò)渡段，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置通常安裝在正后方，而98～164號(hào)齒輪完全處于這一區(qū)段，因此斗輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，此區(qū)間的齒輪損壞程度尤其嚴(yán)重。

2 整治方案的探討與比較

這兩臺(tái)斗輪機(jī)中，有一臺(tái)斗輪機(jī)大齒圈損毀非常嚴(yán)重，小齒輪多次被折斷，已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)作業(yè)，因此維修人員開始對(duì)其進(jìn)行整治，其整治方案主要有以下幾種。

2.1 購(gòu)買與之相同的回轉(zhuǎn)支承大齒圈，進(jìn)行修理安裝

此種方案可以保證大齒圈以及驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在安裝過(guò)程中，幾乎不會(huì)出現(xiàn)任何的問(wèn)題。但是需要考慮的是，大齒圈價(jià)格十分昂貴，通常情況下，需要半年才能夠生產(chǎn)完成，需要提前訂購(gòu)，而現(xiàn)今該公司需要立即使用，無(wú)法等待半年。

另外，大齒圈的拆卸與安裝工作十分困難，既要對(duì)上部機(jī)體首先進(jìn)行拆分，還需要對(duì)其進(jìn)行頂升，難度比較大。

除此之外，斗輪機(jī)的動(dòng)力以及控制裝置都處在大齒圈正中心，如果要拆除大齒圈，必須要將動(dòng)力以及控制裝置全部拆除，再進(jìn)行安裝，同時(shí)還需要進(jìn)行電氣調(diào)試，這樣的工作量與安裝斗輪機(jī)幾乎相同，因此該方案既需要花費(fèi)大量的成本，同時(shí)還需要比較長(zhǎng)的工期，安裝難度也非常大，因此并不可取。

2.2 對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的輪齒展開修補(bǔ)

此種整治方案看起來(lái)十分簡(jiǎn)單，而實(shí)際上，依然存在著比較大的難度，因?yàn)榇簖X圈材質(zhì)是50 Mn，其主要化學(xué)成分有有C、Mn。鋼材的可焊性通常是以碳當(dāng)量作為參照，如果碳當(dāng)量已經(jīng)超過(guò)了0.6%，則說(shuō)明鋼材的可焊性非常差，但是此斗輪機(jī)中有70個(gè)齒輪需要進(jìn)行焊接，同時(shí)還需要在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)熱、修補(bǔ)、保溫。這項(xiàng)工作幾乎不能完成，加之因?yàn)樾枰附拥奈恢迷谳嘄X運(yùn)行表面，如果焊接成功，維修人員還需要對(duì)齒面進(jìn)行進(jìn)一步的修整，這樣才能夠保證漸開線規(guī)范，但是這項(xiàng)工作也是幾乎不能完成的。再加之因?yàn)楹附臃秶容^大，對(duì)齒輪材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生比較大的影響，而這種影響并不能預(yù)先預(yù)測(cè)。

綜合考慮，此種方案也不可取。

2.3 維修人員對(duì)大齒圈的移位進(jìn)行旋轉(zhuǎn)

將工作區(qū)段的輪齒調(diào)換到并不是工作區(qū)段的位置。這主要是因?yàn)榇簖X圈出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的齒輪并不多，大約是全部輪齒的1/3左右。可以設(shè)想將這部分輪齒轉(zhuǎn)到非工作區(qū)，或至少是非斗輪機(jī)堆、取料帶載工作區(qū)，而將大齒圈非工作區(qū)段（閑余部分）齒形較好的輪齒換至經(jīng)常帶載的工作區(qū)。

該方案的實(shí)施關(guān)鍵是，只需要利用簡(jiǎn)單的工裝將斗輪機(jī)上部機(jī)體頂升幾個(gè)毫米，使大齒圈處于浮動(dòng)狀態(tài)，然后實(shí)施旋轉(zhuǎn)即可。

此方案相對(duì)于方案一無(wú)需對(duì)大齒圈進(jìn)行拆卸、換裝操作，也避免了中心穿線管及電纜的拆裝等一系列的后續(xù)工作，能使大齒圈的閑余部分輪齒得到充分的利用，施工費(fèi)用少，工期短，對(duì)港口生產(chǎn)十分有利；

相對(duì)于方案二，技術(shù)上可行，可操作性強(qiáng)，大齒圈旋轉(zhuǎn)移位后，與小齒輪嚙合的輪齒形態(tài)是有保證的。但該方案所不利的是，施工有一定的危險(xiǎn)性，安全技術(shù)措施必須十分周全。

通過(guò)上述三種方案的探討和比較，我們決定采用方案三。

3 結(jié) 語(yǔ)

維修人員將大齒圈轉(zhuǎn)位安裝之后，經(jīng)過(guò)對(duì)斗輪機(jī)多次的回轉(zhuǎn)試車，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是大齒輪，還是小齒輪，嚙合狀況都已經(jīng)達(dá)到要求。維修人員經(jīng)過(guò)了兩個(gè)月的連續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)斗輪機(jī)運(yùn)行正常并沒有發(fā)現(xiàn)任何的故障。針對(duì)斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)大齒圈損壞而采取的整治方案，大約花費(fèi)10萬(wàn)，整治時(shí)間大約為15 d，成本低、工期短，效果顯著。

通過(guò)這些整治，我們發(fā)現(xiàn)，在日常工作中，工作人員務(wù)必要按照規(guī)范來(lái)操作斗輪機(jī)，尤其是取料不能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限度，否則，齒輪會(huì)因?yàn)槭芰^(guò)大而再一次出現(xiàn)損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐建剛.斗輪堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)支承的損壞原因分析與更換技術(shù)[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（S1）.

[2] 施興為.日立斗輪機(jī)斗輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)修理[J].港口裝卸，2003，（5）.

[3] 楊毅.斗輪機(jī)夾軌器液壓系統(tǒng)的改造[J].港口裝卸，2006，（5）.

[4] 李保春，杜國(guó)明.觸摸屏在斗輪機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].大眾用電，2013，（6）.

[5] 葛亮.雙頭水泥攪拌樁在散貨堆場(chǎng)斗輪機(jī)基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013，（11）.