周子然

(攀鋼煤化工廠，四川 攀枝花 617000）

堆取料機是一種高效率、連續(xù)作業(yè)的大型裝卸設(shè)備，攀鋼煤化工廠現(xiàn)使用的2臺DQL800/1200.30型堆取料機于1989年投入使用，主要用于煉焦用煤的堆取。該堆取煤機的變幅機構(gòu)為整機平衡式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)大的優(yōu)點是：整機剛性好，動作平穩(wěn)；斗輪著地或液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，臂架間不會因失去平衡而損壞設(shè)備；變幅采用雙油缸，運行可靠，可通過溢流閥實現(xiàn)過載保護，通過變量泵實現(xiàn)無級調(diào)速。

一、DQL800/1200.30型堆取料機斗輪接地力與變幅機構(gòu)的關(guān)系

圖1為DQL800/1200.30型堆取料機回轉(zhuǎn)平臺上部的結(jié)構(gòu)簡圖，從圖可知，配重裝置和前臂架(包含斗輪系統(tǒng))以鉸點的方式連接在門型座上，并通過幾組拉桿連接形成一套固定的支架，簡稱變幅機構(gòu)。

變幅機構(gòu)的工作原理是：以支撐鉸點為中心，由變幅液壓系統(tǒng)工作，兩根俯仰油缸做伸縮運動，使堆取煤機的前臂架下降和上升。變幅機構(gòu)設(shè)計是不平衡的，主要依靠兩根液壓油缸的來保持變幅機構(gòu)的平衡。

斗輪接地力主要指：俯仰油缸在不工作的狀態(tài)下，在堆取煤機斗輪軸處借用外力使變幅機構(gòu)在上升、下降的任意位置保持平衡的外力。

二、4#堆取煤機更換前臂架后，變幅機構(gòu)存在的主要問題

圖1 堆取料機回轉(zhuǎn)平臺上部結(jié)構(gòu)簡圖

我廠4#堆取煤機自2009年開始，前臂架頻繁出現(xiàn)開焊斷裂的情況，經(jīng)多次修復(fù)，效果不好。2012年10月，對4#堆取煤機的前臂架進行了整機更換，并同步對物料輸送帶由原液壓的拉緊改為機械拉緊。

完成更換后，4#堆取煤機的運轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常，主要表現(xiàn)如下。

(1)兩根俯仰油缸的受力不均，其中主煤場側(cè)的油缸出現(xiàn)了拉缸現(xiàn)象，另一油缸下部底座被拉裂。

(2)門型座的支撐鉸點在下降過程中出現(xiàn)異響。

(3)前臂架上升和下降過程晃動較大。

(4)變幅液壓系統(tǒng)在工作過程中，壓力波動大，且系統(tǒng)壓力大。

針對上述問題，初步分析認(rèn)為前臂架更換后新舊前臂架重量差約3 100kg，配重也應(yīng)調(diào)整，多次調(diào)整了配重的重量，效果不大，變幅系統(tǒng)也存在問題。

三、問題解決難點

1.計算堆取料機的配重

計算堆取料配重是否合適有兩種方法。

(1)對堆取料機各部鋼結(jié)構(gòu)重量進行統(tǒng)計，進行受力計算。

變幅機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進行準(zhǔn)確計算比較困難。因此，采用50t重吊車進行了初步標(biāo)定前臂架的重量作為依據(jù)。

(2)直接根據(jù)變幅機構(gòu)在上升和下降過程中，工作的俯仰油缸顯示的壓力變化來計算。

現(xiàn)場能夠直接的讀出油缸壓力值，由此可判斷配重裝置的重量，通過重量與壓力對比得出相對正確的接地力大小。

2.調(diào)整變幅液壓系統(tǒng)

從圖2中可以看出，變幅液壓系統(tǒng)的液壓回路為閉式回路，油缸出口的回油直接接到油缸的進口。液壓油泄漏部分及少量溢流閥溢流由補油泵補給。液壓系統(tǒng)中如果平衡閥、高壓溢流閥及節(jié)流閥等元件的工作壓力不匹配，同樣會造成堆取煤機變幅機構(gòu)的運轉(zhuǎn)故障。因此，在配重調(diào)整好的基礎(chǔ)上，需重新核定各液壓元件的工作壓力及流量。

圖2 堆取料機變幅液壓系統(tǒng)原理圖

四、解決問題對策及實施

1.斗輪接地力的調(diào)整

根據(jù)堆取煤機的機構(gòu)圖計算，變幅機構(gòu)的工作范圍為-16.5～10.1°，角度變化過程中，以支撐鉸點為中心，以G變幅與支撐鉸點之間的距離為半徑進行局部的圓周運動。此時，俯仰油缸以油缸下部支點為中心，油缸伸縮變化，以適應(yīng)變幅機構(gòu)的變化。

根據(jù)圖3和圖4所示的情況，當(dāng)變幅機構(gòu)與俯仰油缸工作平衡時，可得到如下關(guān)系：

G變幅Xcosα=2f油缸cosβ3.225

式中：α——變幅機構(gòu)水平位置；

G變幅——重心位置與水平形成的夾角；

β——變幅機構(gòu)水平位置；

f油缸——受力方向與垂直方向形成的夾角。

圖3 堆取料機回轉(zhuǎn)平臺上部的結(jié)構(gòu)簡圖

圖4 變幅機構(gòu)和俯仰油缸的運動軌跡圖

在變幅機構(gòu)向下運動的過程中，α逐漸變小。得出：Xcosα的值在逐步變大，G變幅Xcosα也逐步變大。同時，β也是逐漸變大。得出：f油缸cosβ的值逐步變小，2f油缸cosβ3.225也逐步變小。由于等式左右必須平衡，而G變幅是固定不變的，因此，等式左邊G變幅Xcosα變大后，等式右邊的2f油缸cosβ3.225也必須變大，即，只有f油缸的受力變大才能滿足等式的平衡。

俯仰油缸的規(guī)格尺寸：缸體內(nèi)徑d=250mm、活塞桿直徑d=140mm。根據(jù)壓強公式：P=F/S，當(dāng)油缸活塞的面積恒定，f油缸變大時，P同樣變大。

根據(jù)上述推論得出：

(1)當(dāng)變幅機構(gòu)在上升過程中，俯仰油缸的壓力由最大逐步減小。

(2)當(dāng)變幅機構(gòu)在下降過程中，俯仰油缸的壓力由最大逐步減小。

通過對堆取煤機配重裝置的多次調(diào)整，最后將配重由檢修前的49.58t調(diào)整到目前的48.02t，俯仰油缸的壓力變化為：上升過程，由最大的9MPa逐步降低到5.5MPa。下降過程，由最大的6MPa逐步降低到5MPa。壓力在設(shè)計的工作范圍內(nèi)。

2.變幅液壓系統(tǒng)的調(diào)整

當(dāng)斗輪接地力調(diào)整好后，對液壓系統(tǒng)先調(diào)節(jié)低壓溢流閥，將補油泵的供油壓力調(diào)整到1.7MPa，然后調(diào)整高壓溢流閥，將工作壓力調(diào)整為7.0 MPa，最后將俯仰油缸進出口的平衡閥壓力鎖定。同時將2根拉傷的俯仰油缸又進行了更換。

五、改進效果

通過對4#堆取煤機斗輪接地力和變幅液壓系統(tǒng)調(diào)整，整機運行可靠，變幅機構(gòu)動作平穩(wěn)；液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定，兩根俯仰油缸受力均衡，壓力穩(wěn)定；前臂架上升和下降動作平穩(wěn)，消除了晃動。

[1]郭芝俊，張桂芳，張寶興. 機械設(shè)計便覽, 天津科學(xué)技術(shù)出版社，1986.

[2]劉光啟，耿益銘. 機械設(shè)計基礎(chǔ)算圖[R]，青島市重型工業(yè)局機械研究所，1980.