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        礦用挖掘機推壓限位裝置的改進

        2010-07-25 08:12:40廖志軍
        船電技術 2010年9期
        關鍵詞:碼盤斗桿電鏟

        廖志軍

        (江西銅業(yè)集團公司德興銅礦,江西德興334224)

        1 引言

        江西德興銅礦采場主要采用的是美國 P&H公司生產(chǎn)的 2300XP型電鏟,它們是采礦場的核心采礦設備,擔負著繁重的礦山采剝?nèi)蝿?。電鏟共有提升,推壓,回轉(zhuǎn),行走四個運動機構。其中推壓工作裝置是電鏟的主要機構之一,其作用是使斗桿作前伸或后退,從而實現(xiàn)礦石的挖掘。

        推壓電動機先通過皮帶驅(qū)動二級減速裝置,再由二級減速裝置將電動機產(chǎn)生的驅(qū)動力傳送給推壓軸和推壓小齒輪,推壓小齒輪因與斗桿上的齒條相嚙合,小齒輪轉(zhuǎn)動進而帶動齒條,由于鞍形座的作用,帶動斗桿做前伸或后退。電鏟上設有推壓限位裝置,安裝在推壓減速箱的右側后半部,由推壓二軸帶動一減速器(蝸輪蝸桿機構),再帶動兩個凸輪,若斗桿上的齒條運動至最大范圍處,則凸輪會頂?shù)絻尚谐涕_關,發(fā)出限位信號,蜂鳴器報警,同時斷開主令信號,使推壓電動機停止工作。若要消除報警,則只需令主令向相反運動,即可脫離限位狀態(tài)。

        2 故障及原因

        在實際使用中,由于推壓機構是剛性傳動,沒有緩沖作用,電鏟會發(fā)生齒條錯齒,出現(xiàn)錯齒故障。這個故障會較大影響電鏟的懸臂,斗桿,推壓小齒輪,齒條的使用壽命,而且會將減速器中的蝸輪蝸桿傳動錯位卡死,嚴重時還會折斷,從而造成限位裝置不起作用。

        經(jīng)分析,出現(xiàn)錯齒的主要原因為:①電鏟鞍形滑動板與斗桿的間隙調(diào)整不合適,間隙過大,造成推壓時抖動過大,從而產(chǎn)生了錯位;②司機操作不當造成,過推時,撞擊斗桿最末端的保險牙,將保險牙撞飛造成錯齒;過收時,直接使斗桿齒條錯位。

        3 改進方案設計

        針對上述原因,從機械上和電氣上兩方面進行改進。機械上,將鞍形滑動板與斗桿的間隙調(diào)整為標準值(3 mm)并勤檢查,同時將蝸輪蝸桿減速器改為鋼絲傳動,從硬傳動改為軟傳動,防止其折斷造成限位裝置不起作用。這種軟連接,還可使兩個端面不必處于同一水平面,同心度要求不高,安裝調(diào)試簡便。電氣上,去掉限位開關,改用絕對值編碼器來實時監(jiān)測蝸輪蝸桿減速器轉(zhuǎn)動軸的位置,提早進行判斷,防止過推或過收。

        絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器,在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道,每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成,相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關系,碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù),在碼盤的一側是光源,另一側對應每一碼道有一光敏元件。當碼盤處于不同位置時,各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應的電平信號,形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器,在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數(shù)字碼。顯然,碼道越多,分辨率就越高,對于一個具有 n位二進制分辨率的編碼器,其碼盤就有n條碼道,角度分辨率為[1]

        本例采用德國梅爾公司生產(chǎn)的絕對值編碼器,具體型號為CAMS58-1212-EK42SBB。它為12位編碼器,分辨率達0.088°,外徑58 mm,軸徑10 mm,工作電壓為10-30VDC,防護等級為IP64。采用同步串口輸出,這樣傳輸距離較遠。

        因原有控制系統(tǒng)采用S7-300PLC控制,所以選用SM338模塊接收編碼器的信號,這樣可節(jié)約成本、控制方便,只需在程序內(nèi)增加一段控制功能[2]。SM338模塊與編碼器的電氣接線見圖 1,梯形圖如圖2所示。

        圖1 SM338模塊與編碼器的電氣接線圖

        圖2 梯形圖

        圖2中:

        MD104為實際數(shù)值;

        MD175為推壓預限位,MD170為推壓限位;

        MD185為回收預限位,MD180為回收限位;

        M110.2為推壓預限位,動作后將主令降至50%,推壓機構減速;

        M110.6為推壓限位,動作后,主令降為0,無推壓;

        M110.3為回收預限位,動作后將主令降至50%,推壓機構減速;

        M110.7為回收限位,動作后,主令降為0,無回收。

        由圖2可見,當電鏟真空接觸器閉合且推壓松閘閉合時,進行限位比較。2300XP型電鏟的斗桿共計45個齒,預限位設為前后5個齒,限位設為前后2個齒。

        4 結論

        2300 XP型電鏟推壓限位裝置經(jīng)過數(shù)字化改進后,運行穩(wěn)定,調(diào)試方便,故障率低,從而有效地提高了推壓小齒輪、斗桿的使用壽命,降低了維修勞動強度及維修費用。

        [1] 徐科軍. 傳感器與檢測技術[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2004.

        [2] 廖常初. S-300/400 PLC應用技術(第2版)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2009.

        [3] Siemens. S7-300和 S7-400的梯形圖(LAD)編程.2004.

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