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        LH514E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)大臂油缸斷軸分析

        2019-05-16 03:16:44軍,張
        設(shè)備管理與維修 2019年4期
        關(guān)鍵詞:斷軸壓縮力鏟運(yùn)機(jī)

        鄭 軍,張 雨

        (1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司興茂公司生產(chǎn)科,四川攀枝花 617000;2.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司攀枝花鐵礦尖山生產(chǎn)作業(yè)區(qū),四川攀枝花 617025)

        0 引言

        攀枝花鐵礦2011年從露天開(kāi)采轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采,引進(jìn)3臺(tái)山特維克LH514E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)作為主要出礦設(shè)備。該型鏟運(yùn)機(jī)額定載重量為14 t。該設(shè)備作業(yè)效率高,操作方便,非常適合井下作業(yè)環(huán)境。該設(shè)備近期相繼發(fā)生2起大臂油缸斷軸事故,對(duì)正常生產(chǎn)造成很大影響。

        1 舉升機(jī)構(gòu)

        舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)如圖1所示,變量泵(P3211)將液壓油輸送給液壓控制的鏟斗主閥(V2201),最大液壓油壓力為29.5 MPa(295 bar)。鏟斗的液壓先導(dǎo)壓力用比例伺服閥控制,而比例伺服閥由駕駛室內(nèi)右側(cè)的控制搖桿通過(guò)車(chē)輛控制和管理(Vehicle Control and Management,VCM) 控 制 。VCM系統(tǒng)處理輸入和安全條件,當(dāng)安全時(shí),VCM控制比例伺服閥打開(kāi),讓先導(dǎo)壓力進(jìn)入主閥閥芯端,液壓油壓力經(jīng)鏟斗主閥被導(dǎo)向大臂油缸和鏟斗油缸。

        圖1 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)

        2 故障現(xiàn)象及判斷

        在一次作業(yè)中發(fā)現(xiàn)大臂油缸回收過(guò)程中油缸落到底后自動(dòng)上升,同時(shí)抖動(dòng)異常劇烈,更換鏟斗主閥后故障依舊,拆卸油缸和大臂鉸接軸,對(duì)油缸單獨(dú)動(dòng)作發(fā)現(xiàn)一根油缸正常,另一根油缸回收后自動(dòng)伸出,松開(kāi)無(wú)桿腔油管接頭后發(fā)現(xiàn)無(wú)桿腔無(wú)液壓油流出但活塞桿仍伸出,由此判斷大臂油缸損壞。將油缸解體后發(fā)現(xiàn)活塞桿斷裂(圖2)。

        圖2 活塞桿斷裂

        3 強(qiáng)度校核

        鏟運(yùn)機(jī)大臂油缸活塞桿由于工作中承受較大的交變應(yīng)力,運(yùn)動(dòng)頻率高,要求活塞桿必須要有足夠的強(qiáng)度。大臂油缸受力如圖3所示。

        圖3 大臂油缸受力圖

        對(duì)鏟斗位于最高位置時(shí)活塞桿強(qiáng)度進(jìn)行校核,F(xiàn)≤Fk/Sk,其中,F(xiàn)為活塞桿所受軸向力,F(xiàn)k為活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力,Sk為安全系數(shù),通常 Sk取 3.5~6。

        (1)臨界壓縮力計(jì)算。

        式中E——活塞桿材料彈性模量

        I——活塞桿截面的慣性矩

        K——液壓缸安裝末端系數(shù),兩端鉸接取K=1

        K1——考慮活塞桿材料缺陷和截面不均勻的系數(shù)K1=0.85~1,取 K1=1。

        LB——油缸最大長(zhǎng)度,mm

        已知,LB=2242 mm,E=206 GPa,d=90 mm,D=160 mm,慣性矩。

        (2)活塞桿受軸向力計(jì)算(雙油缸)。2×F×r=G1×R+G2×L,其中,G1為鏟斗及礦石重量,G2為大臂自重。已知,G1=140 000+39 500=179 500 N,G2=21 000 N,r=400 mm,R=2355 mm,L=1100 mm。經(jīng)計(jì)算,F(xiàn)=557 278 N,Sk=Fk/F=2.33。通過(guò)上述分析計(jì)算,該油缸設(shè)計(jì)安全系數(shù)低是油缸斷軸的主要原因。

        4 設(shè)備使用及維護(hù)注意事項(xiàng)

        (1)鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)時(shí)動(dòng)作要求柔和平順,避免粗暴操作,盡量避免經(jīng)常將鏟斗滿載舉升到較高位置。同時(shí)作業(yè)路面要求平整,不能有較大的起伏,否則必然產(chǎn)生沖擊負(fù)荷,長(zhǎng)期作業(yè)時(shí)一方面會(huì)加快鏟運(yùn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的早期磨損,另一方面又使液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生沖擊壓力,損壞液壓元件。

        (2)鏟運(yùn)機(jī)安裝有鏟斗限位器及緩沖裝置,緩沖裝置損壞未及時(shí)更換,更換鏟斗時(shí)未及時(shí)對(duì)限位器進(jìn)行調(diào)整或調(diào)整不當(dāng)都會(huì)影響大臂油缸的使用壽命。

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