斗輪堆取料機俯仰機構(gòu)故障分析及處理方法探討

張克純

摘 要：斗輪堆取料機是一項連續(xù)性、高效率、低消耗的散料裝卸機械，其在電廠、港口等裝卸煤炭、礦石大型原料廠中得到了普遍應用，懸臂式斗輪堆取料機中的主要承載構(gòu)件斗輪在臂架、頭部、斗輪的轉(zhuǎn)動和臂架的俯仰等多方面中共同完成取料工作，液壓系統(tǒng)與臂架俯仰系統(tǒng)受力變化的平穩(wěn)性相符合，為液壓缸的上腔增加背壓，保持臂架在俯仰期間運行平穩(wěn)，沒有異常，不會出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機;俯仰機構(gòu);故障分析和處理

斗輪堆取料機是一項大型連續(xù)性的散料處理設備，因為機構(gòu)動作靈活，對場地要求低和作業(yè)范圍廣等優(yōu)勢而受到各項領(lǐng)域的廣泛重視，不過其針對某個項目客戶要求特殊工況等設計制造的特征，斗輪堆取料機的設計研發(fā)往往是單件小批量生產(chǎn)。伴隨著科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，基于有限元設計最優(yōu)化方式、可靠性設計等廣泛應用，對散料輸送機械加以優(yōu)化是極為關(guān)鍵的，只有設計出符合客戶需求和經(jīng)濟適宜的產(chǎn)品，才可以促使企業(yè)良好運行，實現(xiàn)基本的發(fā)展目標。本文主要以斗輪堆取料，俯仰機構(gòu)為研究對象，在確保整體強度和剛度的基礎上，減輕了俯仰機構(gòu)的總重量，減少了成本輸出，經(jīng)過相關(guān)探究，能夠有效的應用到散料輸送機械設計方面提升穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品生產(chǎn)制造成本，未來發(fā)展前景良好。

1、對于斗輪堆取料機的論述

斗輪堆取料機是目前應用的一項大型連續(xù)性散料處理成套設備，和料場地面皮帶機組形成了散料運輸系統(tǒng)，斗輪堆取料機利用斗輪連續(xù)性取掉，把物料在一定的運輸路線上，從裝載地點以恒定的速度和變化速度加以運輸。我國對于該項連續(xù)性、生產(chǎn)效率提高的大型機械重視程度非常高，該項設備在冶金、礦山、交通等多方面中得到了普遍應用。通過分析來看，斗輪堆取料機依照結(jié)構(gòu)化分為兩種類型，分別是臂架式和橋架式，因為懸臂式的斗輪堆取料機有著工作結(jié)構(gòu)靈活和作業(yè)范圍廣以及對場地要求低的特征，因此成為了常用的一項大型機械設備。懸臂式斗輪堆取機也是以斗輪挖掘機為原型，在這一基礎上進行改進的，屬于斗輪挖掘機發(fā)展中的一項分支，懸臂式的斗輪堆取料和斗輪挖掘機兩者結(jié)構(gòu)是一樣的，運行原理也是相同的，不過工作對象不一樣，斗輪挖掘機主要是挖掘原始狀態(tài)下的煤層，要求挖掘能力大，屬于采掘機械，懸臂式的斗輪堆取料則是裝卸，已經(jīng)被采掘的礦石煤炭等物料挖掘能力小、要求低，屬于裝卸機械。堆取料占據(jù)的地位和扮演的角色是非常重要的。發(fā)展趨勢也逐漸朝著大型化，智能化方向發(fā)展。其中推動堆取料機發(fā)展的因素表現(xiàn)為以下幾點，第一，冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，促使堆取料機呈現(xiàn)出了大型化特征，基于世界一體化的發(fā)展，我國對于鋼鐵需求量增高，礦石產(chǎn)業(yè)開采和運輸行業(yè)也隨之發(fā)展了起來。第二，礦石運輸業(yè)為了將經(jīng)濟效益發(fā)揮到最大化，傳播載荷質(zhì)量越來越大堆，取料機的能力也必須隨之提高，為了符合基本要求，堆取料機逐漸朝著大型化方向發(fā)展。第三，料廠整體效率提升。堆取料機逐漸智能化。實現(xiàn)全面自動化，料場系統(tǒng)的關(guān)鍵在于實施堆取料機的自動化，只有堆取料機實現(xiàn)自動化，才可以達到整個料場系統(tǒng)的自動化，系統(tǒng)自動化以后，能夠提升調(diào)查的生產(chǎn)效率，減少污染，節(jié)省成本輸出，降低故障出現(xiàn)概率，確保系統(tǒng)高效率運行。而且斗輪堆取料機生產(chǎn)效率特別高，由專門的工作機構(gòu)進行堆料和取料，堆料和輸送工作是同步開展的，工作機制為連續(xù)性作業(yè)，生產(chǎn)率特別高，能夠節(jié)省作業(yè)時間，維護工作量非常少，操作簡便，安全可靠，投資節(jié)省。

2、斗輪堆取料機俯仰機構(gòu)故障分析

經(jīng)過相關(guān)工作狀態(tài)探究來看，堆取料機懸臂出現(xiàn)了左右交替、下降劇烈的振動現(xiàn)象，因為臂架長時間受到交變載荷和沖擊載荷的影響，因此加劇了懸臂疲勞失效，整體穩(wěn)定性缺失，為后期埋下了嚴峻的安全隱患。為了了解到產(chǎn)生振動的主要原因，確保設備性能以及維護人員自身安全性，可以采取模塊信號采集系統(tǒng)，實施俯仰液壓缸鉸點部位的測試工作，分析應力變化，并且提出合理的解決方式。在測試中了解到，臂架下浮到水平位置附近存在著扭振問題，左右液壓缸焦點部位應變不一致，差別非常大，應變曲線發(fā)生變化是因為液壓缸壓力交替變化引起的。通過分析來看，產(chǎn)生的原因表現(xiàn)在以下幾點，在設備投入使用以后，俯仰液壓系統(tǒng)經(jīng)過多次維護改造。動臂下降過程中，液壓油進入液壓缸上腔壓力從溢流閥調(diào)定，液壓缸下腔節(jié)流閥開啟，在液壓油回油壓力下降到相應值以后，液控單向閥在控制壓力作用下，開啟油壓缸下腔回油，動臂下降。由于節(jié)流閥的業(yè)主作用和平衡重力的需求，因此壓力上升到一定值的情況下，壓力反用于控制活塞，造成控制壓力不足而導致液控單向閥關(guān)閉，關(guān)閉以后，壓力再次下降到一定值，控制壓力又開啟液壓單向閥，如此反復操作，動臂下降環(huán)節(jié)不具備穩(wěn)定性，引起了振動問題，閥件個體的差別和臂架的柔性，鋼結(jié)構(gòu)造成左右液壓缸負載交替變化，引起閥的啟閉伴隨著液壓缸負載的變化而隨之變化，這是因為負載對控制活塞的阻尼過大引起的，無獨立卸油口的液控單向閥為那卸結(jié)構(gòu)控制活塞開啟送到由口壓力的發(fā)酵作用，阻止單向閥開啟，臂架下降，需要保持臂架自重的平衡性，并且也離不開較大的控制油壓，兩者需要的控制壓力差別特別大，較小的情況下可以使用內(nèi)泄式液控單向閥，較大的情況下則是應用獨立外泄口的液控單向閥。

3、實施方案的制定和落實

通過探究液壓系統(tǒng)運行性能來看，使用獨立外線口的液控單向閥具備改動性小、經(jīng)濟性良好的特征，具體實施方式表現(xiàn)在以下幾方面，第一，更改現(xiàn)有的液控單向閥。第二，液控單向閥和油路塊之間增設過渡閥塊，該項閥塊中設置一個外接泄口。第三，將加長螺栓安裝到單向閥中。第四，在油塊側(cè)面連接的回油管法蘭和油路塊之間增加過渡塊，開啟泄油口。第五，采取以上方式進行改造，合理控制壓力，與標準要求相符合，經(jīng)過改造以后，檢驗左右液壓缸角點部位的應變情況，俯仰過程十分穩(wěn)定，臂架下浮到達水平位置附近的扭振現(xiàn)象消失，臂架俯仰停止以后，由于慣性作用引起的沖擊，在支座處的應力變化一致，也沒有發(fā)生交替變化現(xiàn)象。兩個過渡之間的卸油口使用管路相互連接。

4、分析方法

當前階段，可以采取有限元分析方式有效的探究斗輪堆取料機的撫養(yǎng)結(jié)構(gòu)情況，該項研究方式的優(yōu)勢，可是該種類型的方式也有著一些缺點存在。如果一味地將斗輪堆取料機俯仰機構(gòu)的各項部件連接部分構(gòu)建有限元模型將會增加原來撫養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復雜性，這樣的話，該項模型不僅無法產(chǎn)生良好的簡化效果，還會因為涉及到諸多的計算產(chǎn)生錯誤結(jié)果，影響到最后設計。并且斗輪堆取料機俯仰機構(gòu)包含了斗輪臂架上部結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)相互連接和設備自身也有著密切的聯(lián)系性。在調(diào)整階段中，要想實現(xiàn)優(yōu)化設計目標，就必須綜合性考慮到設備實際運行情況。

5、結(jié)語

從以上論述來看，文章中主要利用應力測試分析了堆取料機臂架俯仰故障情況，探究了故障產(chǎn)生原因，制定了完善的設計方案。經(jīng)過改造以后的俯仰控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定性良好，原有的故障現(xiàn)象徹底消除，取得了良好的效果，可以確保設備處于安全運行的狀態(tài)。

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