取料機(jī)主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊原因分析及處理

楊功曉，馬倩

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州 450015)

取料機(jī)主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊原因分析及處理

楊功曉，馬倩

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州 450015)

條形料場(chǎng)取料機(jī)是一種環(huán)保的大型機(jī)械設(shè)備，鏈條的張緊好壞直接會(huì)影響條形料場(chǎng)取料機(jī)的正常運(yùn)行。通過(guò)預(yù)緊力和最小預(yù)緊力的計(jì)算公式，可以對(duì)張緊油缸進(jìn)行選型，選擇合適的缸徑和油缸壓力。分析認(rèn)為主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊主要是操作不當(dāng)造成的，針對(duì)以上問(wèn)題給出了相應(yīng)的解決方案。

取料機(jī)；鏈輪張緊；鏈條；預(yù)緊力；缸底座；開焊

0 引言

哈密徐礦條形料場(chǎng)采用MQ1200/68門架式刮板取料機(jī)，物料安息角為35°～38°，取料能力為1 200 t/h，最大跨度68 m，取料行走速度2～9 m/min(大車行走電動(dòng)機(jī)頻率50 Hz)，大車取料行走電動(dòng)機(jī)為變頻電機(jī)，取料作業(yè)工藝為連續(xù)取料。進(jìn)行連續(xù)取料作業(yè)時(shí)，行走機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)和刮板取料系統(tǒng)均處于工作狀態(tài)，取料機(jī)在沿軌道行走的同時(shí)，刮板取料系統(tǒng)在料堆區(qū)域取料，卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)在取料機(jī)每完成一個(gè)單向行程后，控制取料臂下降一個(gè)設(shè)定高度，取料機(jī)重新反向運(yùn)行，重復(fù)前一取料過(guò)程至該取料區(qū)域另一行程控制點(diǎn)，如此循環(huán)往復(fù)直至該取料區(qū)域物料全部取完。投入使用后，取料機(jī)出現(xiàn)一些問(wèn)題，本文將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊等問(wèn)題進(jìn)行理論分析和研究，并給予相應(yīng)的解決方案。

1 主耙張緊輪脫軌

刮板鏈為一彈性體，運(yùn)行時(shí)因受到拉力會(huì)產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)和形變等問(wèn)題，通過(guò)液壓油缸張緊裝置保證堆料機(jī)在輸送過(guò)程中鏈條始終保持足夠的張力，從而保證設(shè)備正常運(yùn)行。然而在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，卷?yè)P(yáng)機(jī)處在高限位時(shí)(如圖1所示)，液壓油缸伸縮桿處在行程上限位置，鏈條預(yù)緊力過(guò)緊，導(dǎo)致張緊裝置軸承未能進(jìn)入主耙下軌道，造成張緊輪脫軌。

圖1 主耙張緊輪安裝示意

鏈條預(yù)緊力很大程度上取決于油缸伸縮長(zhǎng)度，出現(xiàn)鏈輪脫軌的主要原因是油缸伸縮行程過(guò)大，導(dǎo)致預(yù)緊力過(guò)大。因此，對(duì)液壓張緊輪受力進(jìn)行理論分析研究，確定合適的油缸伸縮行程和預(yù)緊力調(diào)節(jié)范圍變得尤為重要。

取料機(jī)運(yùn)行示意圖如圖2所示。左側(cè)鏈輪為從動(dòng)鏈輪，右側(cè)鏈輪為驅(qū)動(dòng)鏈輪。取料機(jī)刮板運(yùn)行的軌道鋪設(shè)在機(jī)架上，上下有2條軌道。驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)右側(cè)的驅(qū)動(dòng)鏈輪，通過(guò)鏈輪與鏈條的嚙合，鏈條帶動(dòng)刮板沿著軌道運(yùn)行，刮板分層刮取物料。上邊鏈條和刮板空載運(yùn)行，下邊鏈條和刮板直接刮取物料。刮板刮取物料沿著機(jī)架的下軌道方向運(yùn)行，物料最終落入中心料斗，落到地下廊道帶式輸送機(jī)的輸送帶上被運(yùn)走。

圖2 取料機(jī)最高限位鏈條張力示意 (α為俯仰角度)

相關(guān)科研人員對(duì)取料機(jī)鏈條所需預(yù)緊力進(jìn)行了

分析研究：張海鰲[1]對(duì)煤礦井下刮板輸送機(jī)鏈條的初張力和緊鏈力進(jìn)行了分析，得出了具體的計(jì)算公式；徐光明，毛君等[2]探討了刮板輸送機(jī)運(yùn)行中鏈條張力分布及預(yù)張力的計(jì)算，并設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的檢測(cè)機(jī)頭最大張力的方法；唐興華[3]對(duì)取料機(jī)鏈條進(jìn)行受力分析，推導(dǎo)其張緊力的計(jì)算方法，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步研究，探討了最小張力問(wèn)題；丁守坤[4]論述了刮板輸送機(jī)牽引鏈鏈條機(jī)械特性，以及預(yù)張力和牽引鏈條負(fù)載運(yùn)行時(shí)張力的概念，并給出預(yù)張力的計(jì)算方法和伸縮機(jī)尾緊鏈油缸的推力和行程。通過(guò)上述相關(guān)人員的研究，可以得到鏈條的預(yù)緊力計(jì)算公式和最小預(yù)緊力公式

(1)

(2)

式中：F為預(yù)緊力；F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4分別為輸送機(jī)制板鏈條上4個(gè)特殊點(diǎn)的張力(如圖2所示)；Fmin為最小預(yù)緊力；μ為軌道與鏈條之間的摩擦系數(shù)；G為鏈條和刮板的自重；Gw為物料的自重，可以根據(jù)取料出力進(jìn)行推算；P為取料機(jī)軸功率；η為刮板機(jī)的傳動(dòng)效率，刮板機(jī)傳動(dòng)效率應(yīng)為電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率、減速器的傳動(dòng)效率和鏈條傳動(dòng)效率的乘積；v為刮板運(yùn)行速度，即鏈條的設(shè)計(jì)運(yùn)行速度。

由式(1)可以看出，刮板鏈條所需預(yù)緊力為輸送機(jī)刮板鏈條上4個(gè)特殊點(diǎn)張力的算術(shù)平均值，只要求出4個(gè)點(diǎn)的張力，就可以得出鏈條所需的預(yù)緊力。雖然給出了鏈條預(yù)緊力的計(jì)算公式，但由于鏈條運(yùn)行過(guò)程中受力極為復(fù)雜，不同工況下鏈條對(duì)應(yīng)不同的阻力，鏈條的張緊力是動(dòng)態(tài)變化的，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要明確張緊力的具體數(shù)值。因此，有必要對(duì)其進(jìn)一步深入研究，探討其可能存在的臨界值。

根據(jù)式(2)得到的最小張緊力可以對(duì)張緊油缸進(jìn)行選型，以選擇合適的缸徑和油缸壓力。通過(guò)可伸縮機(jī)尾緊鏈油缸對(duì)刮板鏈進(jìn)行準(zhǔn)確、安全緊鏈等操作，及時(shí)調(diào)整鏈條預(yù)張力。然而，通過(guò)鏈條預(yù)張力自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)尾還在進(jìn)一步完善中，目前多采用人工操作調(diào)節(jié)鏈條預(yù)張力。具體的操作如下。

(1)手動(dòng)操作提升卷?yè)P(yáng)使主副耙角度與煤堆角度基本一致，此時(shí)主副耙一般位于最高限位，原則上主耙吃料深度不得大于耙板的1/2。

(2)在操作屏上選擇液壓張緊自動(dòng)運(yùn)行2 min后，選擇手動(dòng)。

(3)若主副耙油缸壓力上限或壓力下限指示亮起紅色，表示油缸張緊已經(jīng)到位或主耙鏈條過(guò)緊(這種現(xiàn)象為上次取煤后主耙油缸未手動(dòng)縮回)，請(qǐng)手動(dòng)縮回主耙油缸，具體方法為先啟動(dòng)主耙收回按鈕，再啟動(dòng)油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕，完成以上操作后再按(2)進(jìn)行操作。

(4)主耙能夠吃料后，旋轉(zhuǎn)自動(dòng)手動(dòng)旋鈕使取料機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)置取料參數(shù)。

(5)按照電廠所需煤量選擇取料量，目前可供選擇的取料量為400，600，800，900，1 000，1 200 t/h。

(6)以上參數(shù)設(shè)置完成后，使取料機(jī)自動(dòng)運(yùn)行取料。

(7)取料完成后，手動(dòng)縮回主耙油缸，具體方法為：先啟動(dòng)主耙收回按鈕，再啟動(dòng)油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕(特別注意手動(dòng)時(shí)副耙油缸禁止操作)。

(8)取料時(shí)大車不能往西運(yùn)行但能往東運(yùn)行，或大車不能往東運(yùn)行但能往西運(yùn)行，且操作屏上防撞指示亮起，此時(shí)為防撞開關(guān)碰到煤堆，請(qǐng)?jiān)诓僮髌辽宵c(diǎn)擊故障復(fù)位按鈕。若點(diǎn)擊后此種現(xiàn)象仍未消除，請(qǐng)檢查主副耙上防撞開關(guān)，手動(dòng)復(fù)位(防撞設(shè)施上接近開關(guān)的紅色指示燈亮起，表示復(fù)位成功)。

2 油缸底座開焊

液壓油缸底座栓接在主耙支架上，如圖1所示。高限位時(shí)，主耙油缸張緊，當(dāng)主副耙從高限位向下下降時(shí)，主耙鏈條越張?jiān)骄o，導(dǎo)致張緊輪向上翹起，進(jìn)而帶動(dòng)油缸向上翹起，使其油缸缸體與底座焊接處開焊。針對(duì)這種問(wèn)題進(jìn)行分析，并從中找出解決方案。

當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升主副耙處于高位且主耙鏈條處于張緊狀態(tài)時(shí)，鏈條及鏈輪的受力如圖 3所示。此時(shí)F1>F2，當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提著主副耙下降時(shí)，由于主耙鏈條處于張緊狀態(tài)，油缸鎖缸狀態(tài)未解除，在下降過(guò)程中F1增大，F(xiàn)2減小，張緊輪軸在F1，F(xiàn)2作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使角γ<180°，如圖4所示。此時(shí)，油缸中心線與鏈輪軸中心線不在同一平面上，使油缸受到垂直于軸線的拉力F3，F(xiàn)3隨著主副耙下降而增大，當(dāng)F3造成油缸底座與缸體的拉應(yīng)力大于缸底座與缸體焊接材料應(yīng)力時(shí)，油缸缸體與底座焊接處開焊。

圖3 高限位時(shí)鏈條張緊狀態(tài)

圖4 采樣值比率差動(dòng)動(dòng)作特性曲線

通過(guò)上述分析可知，取料機(jī)油缸底座開焊的主要原因是，取料機(jī)取料完成后操作人員并未手動(dòng)縮回主耙油缸伸縮桿，導(dǎo)致主耙鏈條一直處在張緊狀態(tài)，以至于在下降過(guò)程中造成油缸底座與缸體的拉應(yīng)力大于缸底座與缸體焊接材料應(yīng)力，油缸缸體與底座焊接處開焊。具體的解決方案為：取料完成后，先啟動(dòng)主耙收回按鈕，再啟動(dòng)油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕，讓伸縮桿在取料機(jī)下降的過(guò)程中縮回油缸，當(dāng)取料機(jī)下降到具體位置時(shí)，再重新啟動(dòng)油缸按鈕使其運(yùn)行。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)預(yù)緊力和最小預(yù)緊力的計(jì)算公式可以對(duì)張緊油缸進(jìn)行選型，選擇合適的缸徑和油缸壓力。通過(guò)可伸縮機(jī)尾緊鏈油缸對(duì)刮板鏈進(jìn)行準(zhǔn)確、

安全緊鏈等操作，及時(shí)調(diào)整鏈條預(yù)張力。

(2)主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊，是由于主副耙從高限位向下下降的過(guò)程中未手動(dòng)縮回主耙油缸，具體處理方法為先啟動(dòng)主耙收回按鈕，再啟動(dòng)油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕，使取料機(jī)在下降過(guò)程中伸縮桿縮回到油缸中。

[1]張海鰲.刮板輸送機(jī)鏈條的初張力和緊鏈力[J].煤礦機(jī)械,2003,24(10):40-41.

[2]徐廣明,毛君.刮板輸送機(jī)鏈條張力分析與計(jì)算研究[J].煤礦機(jī)械,2007,28(7):1-2.

[3]唐興華.圓形料場(chǎng)取料機(jī)鏈條張緊分析研究[J].煤礦機(jī)械,2013,34(10):116-117.

[4]丁守坤.重型刮板輸送機(jī)預(yù)張力的計(jì)算及伸縮機(jī)尾緊鏈油缸的確定[J].煤礦機(jī)械,2010,31(10):3-6.

(本文責(zé)編：白銀雷)

2016-08-29；

2017-04-04

TH 227

B

1674-1951(2017)04-0046-02

楊功曉(1978—)，男，河南伊川人，工程師，從事重鋼結(jié)構(gòu)及散料輸送機(jī)械的設(shè)計(jì)和研究工作(E-mail:yangxg@chec.com.cn)。

馬倩(1988—)，女，河南新鄉(xiāng)人，工程師，工學(xué)碩士，從事散料輸送機(jī)械的設(shè)計(jì)和研究工作。