斗輪堆取料機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)故障分析與處理

胡桂花，田 野，王媛媛，畢前前

1洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽 471039

斗 輪堆取料機(jī)是一種連續(xù)、高效、低耗的散料裝卸機(jī)械，廣泛應(yīng)用于電廠、港口等裝卸煤炭、礦石的大型原料場。懸臂是斗輪堆取料機(jī)的主要承載構(gòu)件，斗輪在臂架頭部，斗輪的轉(zhuǎn)動和臂架的俯仰及回轉(zhuǎn)共同完成取料工作，臂架俯仰機(jī)構(gòu)雙液壓缸可以調(diào)整懸臂俯仰角度，液壓系統(tǒng)滿足臂架俯仰系統(tǒng)受力變化時(shí)的平穩(wěn)性，給液壓缸的上腔施加背壓，確保臂架在俯仰過程中運(yùn)行平穩(wěn)無異常振動、無沖擊。

1 故障現(xiàn)象

工作中發(fā)現(xiàn)，秦皇島港口的堆取料機(jī)懸臂出現(xiàn)左右交替下降、劇烈的扭轉(zhuǎn)振動現(xiàn)象，由于臂架長期承受交變載荷和沖擊載荷，加速了懸臂疲勞失效和液壓缸支撐失穩(wěn)，存在安全隱患。

為查明振動原因，保障設(shè)備和人員安全，筆者利用德國 CAESAR 公司“MOPS 模塊式信號采集系統(tǒng)”對俯仰液壓缸鉸點(diǎn)部位進(jìn)行應(yīng)力測試，分析應(yīng)力變化并提出解決方法。

在測試中發(fā)現(xiàn)，臂架下俯到水平位置附近時(shí)出現(xiàn)扭振。由應(yīng)力測試曲線可以看出，左右液壓缸鉸點(diǎn)部位應(yīng)變不一致，相位差為 180°(見圖 1)。應(yīng)變曲線變化是液壓缸壓力交替變化導(dǎo)致的。

圖1 改造前左右液壓缸支座應(yīng)力應(yīng)變曲線

2 原因分析

該設(shè)備投入使用近 30 a，俯仰液壓系統(tǒng)已多次維修改造，其液壓缸俯仰系統(tǒng)實(shí)際液壓控制原理如圖 2所示。

圖2 堆取料機(jī)臂架俯仰系統(tǒng)原理

動臂下降時(shí)，液壓油進(jìn)入液壓缸上腔，其壓力由溢流閥調(diào)定，液壓缸下腔節(jié)流閥開啟，當(dāng)P1口液壓油回油壓力下降一定值時(shí)，液控單向閥在控制壓力作用下打開，液壓缸下腔回油動臂下降。由于節(jié)流閥的液阻作用及其平衡重力的需要，當(dāng)P1口壓力迅速上升到一定值時(shí)，P1口壓力反用于控制活塞，造成控制壓力不足而使液控單向閥關(guān)閉。關(guān)閉后P1口壓力再次下降一定值時(shí)，控制壓力又將液控單向閥打開。如此反復(fù)，造成動臂下降過程不穩(wěn)定，引起振動。閥件個(gè)體的差異與臂架的柔性鋼結(jié)構(gòu)造成左右液壓缸負(fù)載交替變化，進(jìn)而引起閥的啟閉隨著液壓缸負(fù)載的變化而變化，這是因負(fù)載對控制活塞的阻尼過大引起。

無獨(dú)立泄油口的液控單向閥是內(nèi)泄結(jié)構(gòu)，控制活塞開啟時(shí)受回油口壓力P1的反向作用阻止單向閥開啟，臂架下降需要平衡臂架的自重。P1較大，需要較大的控制油壓。以內(nèi)泄式 A1Y 類液控單向閥為例，其控制壓力為 (1.6+P1) MPa，已接近系統(tǒng)最大壓力 18 MPa；獨(dú)立外泄口 A2Y 類液控單向閥，其控制壓力為 (1.6+20%P1) MPa。二者需要的控制壓力差別較大，一般較小負(fù)載采用內(nèi)泄式液控單向閥，較大負(fù)載采用具有獨(dú)立外泄口的液控單向閥。

3 實(shí)施方案

通過對液壓系統(tǒng)進(jìn)行研究，采用具有獨(dú)立外泄口的液控單向閥，具有改動小，經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)。具體實(shí)施方法如下：

（1) 將現(xiàn)有液控單向閥由 A1Y-Hb20B 改為 A2YHb20B；

（2) 液控單向閥和油路塊之間增加一個(gè)過渡閥塊，該閥塊設(shè)一個(gè)外接泄口；

（3) A2Y 液控單向閥安裝加長螺栓；

（4) 在油塊側(cè)面所接的回油管法蘭和油路塊之間增加一個(gè)過渡塊，旁開一個(gè)泄油口；

（5) 2 個(gè)過渡之間的泄油口用管路連接起來。

按上述方式改造后，控制壓力為 5 MPa，滿足要求。改造示意如圖 3 所示。

圖3 堆取料機(jī)液壓系統(tǒng)改造示意

改造后，對左右液壓缸鉸點(diǎn)部位應(yīng)變進(jìn)行測試，結(jié)果如圖 4 所示。由圖 4 可知，俯仰過程平穩(wěn)，臂架下俯到達(dá)水平位置附近時(shí)扭振現(xiàn)象消失，臂架俯仰停止時(shí)，由于慣性作用引起的沖擊在兩銷軸支座處的應(yīng)變變化一致，也未出現(xiàn)交替變化現(xiàn)象。

圖4 改造后左右液壓缸支座應(yīng)力應(yīng)變曲線

4 結(jié)語

筆者通過應(yīng)力測試對堆取料機(jī)臂架俯仰故障進(jìn)行分析，找出故障原因，設(shè)計(jì)改進(jìn)方案。系統(tǒng)改動小且施工方便。改造后的俯仰控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，原有故障現(xiàn)象全部消失，取得了良好的效果，有效保障了設(shè)備的安全運(yùn)行?！?/p>