程勁松

（河北港口集團(tuán)秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)分公司，河北，秦皇島 066000）

翻車機(jī)一般為出入口兩端雙驅(qū)動控制，由一端的主電機(jī)擔(dān)當(dāng)主驅(qū)動電機(jī)。另一端根據(jù)入口電輸出力矩，再跟隨輸出驅(qū)動力矩。這種力矩輸出方式的好處是能保證兩個電機(jī)輸出力矩同步，防止非同步造成同步軸的相對扭轉(zhuǎn)，造成設(shè)備損壞。但這種驅(qū)動方式存在一個較大的隱患，當(dāng)入口驅(qū)動輸出力矩的路徑上（同步軸、減速機(jī)連接脫開）出現(xiàn)脫開故障時，入口主電機(jī)輸出力矩就會突然失效，出口電機(jī)也會根據(jù)入口的主動電機(jī)輸出力矩進(jìn)行自身調(diào)整，從而導(dǎo)致兩臺翻車機(jī)驅(qū)動電機(jī)全部失去驅(qū)動作用，而這時若翻車機(jī)恰巧翻轉(zhuǎn)在一個較大角度，就會因重力作用加速返回，此時制動器尚未接收到閉合指令導(dǎo)致，翻車機(jī)不能有效制動，最終使翻車機(jī)發(fā)生嚴(yán)重碰撞事故。

為了解決、預(yù)防翻車機(jī)因主動電機(jī)輸出力矩失效而造成的翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)失速碰撞事故，從同步軸與聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動單元安裝精確度調(diào)整技術(shù)及電氣控制等多方面實施改造創(chuàng)新，預(yù)防及根治翻車機(jī)驅(qū)動單元因意外失速造成的翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)碰撞事故。

基于此通過研究雙驅(qū)動單元的組成及力矩輸出形式，結(jié)合現(xiàn)場觀測檢查設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，組織制定并實施了一套關(guān)于預(yù)防、根治此種情況發(fā)生的技術(shù)革新措施。并通過實際試運轉(zhuǎn)觀察，設(shè)備的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)正常，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，從而保證了設(shè)備安全穩(wěn)定運行,提高了生產(chǎn)效率。

1 避免齒式聯(lián)軸器的斷裂改造

翻車機(jī)失速故障后加速返回，其中主要問題應(yīng)集中在分析其直接原因是電機(jī)與減速機(jī)之間的同步軸的齒式聯(lián)軸器外齒圈斷裂，致使同步軸軸向發(fā)生位移，使整個傳動齒脫開，這就使得電機(jī)的輸出力矩不能傳導(dǎo)到減速機(jī)。其斷裂位置如圖1。

圖1 翻車機(jī)斷裂故障圖

經(jīng)過對斷裂面及磨損痕跡的研究檢查判斷認(rèn)為，同步軸存在一定擺動，而內(nèi)齒塊與外齒圈突出部分部分間隙過小，在內(nèi)齒塊擺動時過度擠壓齒圈凸臺。

針對這一情況我們從實際應(yīng)用出發(fā)，決定在原有聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改動，以避免上述擠壓情況的發(fā)生。我們將外齒圈止擋突出部位加工切削掉2mm，使原有軸孔增大，在保留原有止擋密封作用的同時增大內(nèi)齒塊在齒圈內(nèi)的有效活動范圍，使一般情況下的擺動不會發(fā)生擠壓，從而杜絕了發(fā)生斷裂情況的根源。

首先由于密封處采用的是O型圈密封，雖然框架處切削使縫隙變大，但O型圈的密封性能不受影響， 整個零件的密封性能也不會受到影響。其次由于對外齒圈止擋的加工切削只切削掉一部分，因此仍然有突出部分可起到止擋作用，能夠抑制同步軸的軸向攢動。所以此種改造對零部件的原有功能不會造成損壞，同時又實現(xiàn)了設(shè)備的改造目的。在未實施改造前此處聯(lián)軸器先后在1個月內(nèi)發(fā)生了3次斷裂情況，在更換成改造后的聯(lián)軸器后使用至今的半年內(nèi)再沒有發(fā)生過斷裂故障。

2 防止同步軸過量位移改造

造成翻車機(jī)失速并加速返回的另一個主要原因是，同步軸的軸向定位方式太過單一，一旦聯(lián)軸器斷裂整個的軸向上就沒有了其他定位來抑制其過度移動，同時齒式聯(lián)軸器本身的齒形嚙合面又小，這就導(dǎo)致較小的軸向位移就能使聯(lián)軸器的傳動嚙合齒脫開，從而失去傳動功能。

在改造聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的同時我們又考慮到增加限制軸過度位移的功能部件也可以減少同步軸失效的可能，增加保險程度。通過對電機(jī)與減速機(jī)之間同步軸整體結(jié)構(gòu)的剖析，我們發(fā)現(xiàn)在同步軸電機(jī)端存在增加限制零件的可能。

因為在同步軸減速機(jī)端聯(lián)軸器存在限制軸向位移的止擋板以及上文中所述的止擋凸臺所以能較好的定位同步軸，但在電機(jī)端的同步軸卻缺少了止擋板這個結(jié)構(gòu)。

由此我們研究在電機(jī)端同步軸處加裝可調(diào)整厚度的限位移擋塊，并借助電機(jī)軸頂絲螺紋孔固定牢固（如圖2）。

圖2 電機(jī)端同步軸處加裝限位移擋塊示意圖

這樣即使減速機(jī)端聯(lián)軸器再次發(fā)生故障，同步軸也會因電機(jī)端的止擋塊限制不能發(fā)生過大位移，造成嚙合齒脫開。

通過上述兩種改造就有效防止了因同步軸失效而產(chǎn)生的翻車機(jī)碰撞事故的發(fā)生。保證設(shè)備完好，生產(chǎn)順利進(jìn)行。

3 實施更加精準(zhǔn)的測量安裝方式

就發(fā)生同步軸斷裂故障我們也做了相當(dāng)?shù)姆治?，通過現(xiàn)場觀測檢查，以及理論推演發(fā)現(xiàn)，在翻車機(jī)驅(qū)動總成安裝過程中存在一定誤差，這是造成同步軸斷裂的重要原因。這種誤差集中表現(xiàn)在電機(jī)減速機(jī)對位、對中不夠精準(zhǔn)上。原有的施工測量安裝方式是利用水平儀與經(jīng)緯儀進(jìn)行測量對中，但此種方法的測量精確度受到儀器本身精度限制誤差在2mm～5mm以內(nèi)，相對于比較老舊的翻車機(jī)較大的誤差更容易產(chǎn)生更劇烈的擺動、晃動量，因此2mm～5mm誤差顯然不能夠滿足現(xiàn)在的使用要求了，所以需要一種更加精確可行的測量安裝方式。

經(jīng)過我們的實際觀察及研究，決定使用數(shù)字激光對中儀進(jìn)行測量安裝。這種對中儀的最大精確度可達(dá)到0.005mm，完全能夠滿足現(xiàn)有設(shè)備的精確度要求，而且這種對中儀使用簡便，對于維修調(diào)整有一定的提示作用，方便調(diào)試。但相對的此種儀器也有一定的局限型，他需要在三個不同的角度上分別取值才能獲得對中數(shù)據(jù)，因此我們對翻車機(jī)變頻驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行了轉(zhuǎn)速調(diào)整，利用變頻電機(jī)速度可調(diào)的特性使電機(jī)已極慢的速度轉(zhuǎn)動，以此來實現(xiàn)對中儀不同角度的測量，達(dá)到對中儀測量調(diào)整的目的。

首先，維修人員將電機(jī)與減速機(jī)之間的同步軸罩子等雜物摘除清理干凈，分別將對中儀的兩個激光發(fā)射器安裝在電機(jī)的輸出軸以及減速機(jī)的輸入軸的裸露部分上。

對中儀的激光發(fā)射裝置有效測量距離10m，電機(jī)減速機(jī)間距約1.8m，在使用過程完全符合距離要求。

然后，通過降低翻車機(jī)驅(qū)動變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速至手動可控范圍（通常至1N/S），這樣就可避免在變換對中儀角度獲取數(shù)據(jù)時，轉(zhuǎn)速過快導(dǎo)致對中儀撞擊損壞的情況發(fā)生。點動操作翻車機(jī)輕微翻轉(zhuǎn)，分別在3點、12點、9點鐘三個位置獲取數(shù)據(jù)，最終得到測量結(jié)果及調(diào)整提示。

根據(jù)設(shè)備提示可對電機(jī)端進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，且調(diào)整時精確度可依照設(shè)備顯示，其精度可控制在百分之一毫米，相比傳統(tǒng)的水平儀、經(jīng)緯儀的毫米級有很大提高，也省去了架設(shè)水平、經(jīng)緯儀的步驟，無論準(zhǔn)備工作還是調(diào)整工作都有很大簡化，使整個檢測調(diào)整工作更易進(jìn)行。

4 修改控制程序改進(jìn)翻車機(jī)制動機(jī)制

在能夠造成翻車機(jī)失速碰撞的原因當(dāng)中，翻車機(jī)制動器關(guān)閉原理的缺陷是一個重要因素。原有的翻車機(jī)制動器關(guān)閉機(jī)制是靠驅(qū)動電機(jī)的編碼器檢測到電機(jī)轉(zhuǎn)速異常才會發(fā)出信號，從而連鎖制動器關(guān)閉制動。但這種方式反映時間遲緩，從發(fā)生同步軸斷裂翻車機(jī)失速，到電機(jī)編碼器檢測到電機(jī)異常給出制動信號，再到制動器徹底閉合有效制動，這期間約需要5s～8s中的時間，如此長的時間完全不能夠滿足在翻車機(jī)發(fā)生碰撞事故之前有效制動翻車機(jī)條件，因此需要改進(jìn)制動器確定閉合制動機(jī)制，從根本上解決制動器不能及時制動翻車機(jī)的弊端。

經(jīng)過研究我們將原有的制動條件及檢測方式做了一定修改，減短了制動條件的獲取途徑和制動條件的評定方式。

首先我們發(fā)現(xiàn)翻車機(jī)同步軸斷裂翻車機(jī)失速帶來的直接表現(xiàn)就是出入口電機(jī)的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)巨大差值，因此若在此種差值較小時就發(fā)現(xiàn)并給出制動信號，就可在事故發(fā)生的初始階段通過制動器的閉合制止事故的發(fā)生。所以我們將出入口兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速做了對臂篩選，若每秒兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速相差30（約1/3轉(zhuǎn)）則計數(shù)器計數(shù)一次，并反饋給制動器控制單元，制動器得到信號閉合制動翻車機(jī)。

上述技術(shù)分別從設(shè)備結(jié)構(gòu)、安裝調(diào)試方法、電氣控制程序等4個方面對防止翻車機(jī)失速發(fā)生碰撞進(jìn)行了技術(shù)革新探索。為翻車機(jī)平穩(wěn)、安全運行提供了有效保障。