廖志軍
(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦,江西德興334224)
江西德興銅礦采場(chǎng)主要采用的是美國(guó) P&H公司生產(chǎn)的 2300XP型電鏟,它們是采礦場(chǎng)的核心采礦設(shè)備,擔(dān)負(fù)著繁重的礦山采剝?nèi)蝿?wù)。電鏟共有提升,推壓,回轉(zhuǎn),行走四個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中推壓工作裝置是電鏟的主要機(jī)構(gòu)之一,其作用是使斗桿作前伸或后退,從而實(shí)現(xiàn)礦石的挖掘。
推壓電動(dòng)機(jī)先通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)二級(jí)減速裝置,再由二級(jí)減速裝置將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)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(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)齒條,由于鞍形座的作用,帶動(dòng)斗桿做前伸或后退。電鏟上設(shè)有推壓限位裝置,安裝在推壓減速箱的右側(cè)后半部,由推壓二軸帶動(dòng)一減速器(蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)),再帶動(dòng)兩個(gè)凸輪,若斗桿上的齒條運(yùn)動(dòng)至最大范圍處,則凸輪會(huì)頂?shù)絻尚谐涕_關(guān),發(fā)出限位信號(hào),蜂鳴器報(bào)警,同時(shí)斷開主令信號(hào),使推壓電動(dòng)機(jī)停止工作。若要消除報(bào)警,則只需令主令向相反運(yùn)動(dòng),即可脫離限位狀態(tài)。
在實(shí)際使用中,由于推壓機(jī)構(gòu)是剛性傳動(dòng),沒有緩沖作用,電鏟會(huì)發(fā)生齒條錯(cuò)齒,出現(xiàn)錯(cuò)齒故障。這個(gè)故障會(huì)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(huì)將減速器中的蝸輪蝸桿傳動(dòng)錯(cuò)位卡死,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)折斷,從而造成限位裝置不起作用。
經(jīng)分析,出現(xiàn)錯(cuò)齒的主要原因?yàn)椋孩匐婄P鞍形滑動(dòng)板與斗桿的間隙調(diào)整不合適,間隙過(guò)大,造成推壓時(shí)抖動(dòng)過(guò)大,從而產(chǎn)生了錯(cuò)位;②司機(jī)操作不當(dāng)造成,過(guò)推時(shí),撞擊斗桿最末端的保險(xiǎn)牙,將保險(xiǎn)牙撞飛造成錯(cuò)齒;過(guò)收時(shí),直接使斗桿齒條錯(cuò)位。
針對(duì)上述原因,從機(jī)械上和電氣上兩方面進(jìn)行改進(jìn)。機(jī)械上,將鞍形滑動(dòng)板與斗桿的間隙調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)值(3 mm)并勤檢查,同時(shí)將蝸輪蝸桿減速器改為鋼絲傳動(dòng),從硬傳動(dòng)改為軟傳動(dòng),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(gè)端面不必處于同一水平面,同心度要求不高,安裝調(diào)試簡(jiǎn)便。電氣上,去掉限位開關(guān),改用絕對(duì)值編碼器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蝸輪蝸桿減速器轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置,提早進(jìn)行判斷,防止過(guò)推或過(guò)收。
絕對(duì)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(guān)系,碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù),在碼盤的一側(cè)是光源,另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件。當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí),各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào),形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器,在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然,碼道越多,分辨率就越高,對(duì)于一個(gè)具有 n位二進(jìn)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(guó)梅爾公司生產(chǎn)的絕對(duì)值編碼器,具體型號(hào)為CAMS58-1212-EK42SBB。它為12位編碼器,分辨率達(dá)0.088°,外徑58 mm,軸徑10 mm,工作電壓為10-30VDC,防護(hù)等級(jí)為IP64。采用同步串口輸出,這樣傳輸距離較遠(yuǎn)。
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(hào),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(shí)際數(shù)值;
MD175為推壓預(yù)限位,MD170為推壓限位;
MD185為回收預(yù)限位,MD180為回收限位;
M110.2為推壓預(yù)限位,動(dòng)作后將主令降至50%,推壓機(jī)構(gòu)減速;
M110.6為推壓限位,動(dòng)作后,主令降為0,無(wú)推壓;
M110.3為回收預(yù)限位,動(dòng)作后將主令降至50%,推壓機(jī)構(gòu)減速;
M110.7為回收限位,動(dòng)作后,主令降為0,無(wú)回收。
由圖2可見,當(dāng)電鏟真空接觸器閉合且推壓松閘閉合時(shí),進(jìn)行限位比較。2300XP型電鏟的斗桿共計(jì)45個(gè)齒,預(yù)限位設(shè)為前后5個(gè)齒,限位設(shè)為前后2個(gè)齒。
2300 XP型電鏟推壓限位裝置經(jīng)過(guò)數(shù)字化改進(jìn)后,運(yùn)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(dòng)強(qiáng)度及維修費(fèi)用。
[1] 徐科軍. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2004.
[2] 廖常初. S-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)(第2版)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.
[3] Siemens. S7-300和 S7-400的梯形圖(LAD)編程.2004.