◎ 邢 萌,董良太,張 洋,王兆坤,朱 琪,王緒剛
(山東港口日照港裕廊股份有限公司,山東 日照 276826)
山東港口日照港裕廊股份有限公司主要經(jīng)營(yíng)貨種有大豆、木薯干、木片、玉米及植物油等,公司現(xiàn)有散糧類(lèi)貨物疏港方式主要分為汽運(yùn)疏港、火車(chē)疏港、轉(zhuǎn)水疏港、流程疏港4大類(lèi)。其中,汽運(yùn)疏港作業(yè)設(shè)備以流動(dòng)機(jī)械為主,流動(dòng)機(jī)械主要機(jī)種有液壓抓料機(jī)、叉車(chē)、裝載機(jī)、環(huán)保抑塵設(shè)備等。液壓抓料機(jī)是場(chǎng)地裝車(chē)的主要作業(yè)設(shè)備,液壓系統(tǒng)是其核心系統(tǒng)之一。
在日常使用過(guò)程中,液壓抓料機(jī)一旦出現(xiàn)液壓系統(tǒng)問(wèn)題,則工作裝置的動(dòng)作將會(huì)受到極大的影響,如無(wú)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、行走跑偏、某一動(dòng)作時(shí)快時(shí)慢等問(wèn)題[1],此時(shí),設(shè)備必須停機(jī)進(jìn)行檢修。液壓系統(tǒng)故障制約著生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)性,降低了臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,因此,液壓抓料機(jī)液壓系統(tǒng)故障問(wèn)題亟待解決。
液壓抓料機(jī)是一種履帶式裝卸設(shè)備,由液壓挖掘機(jī)演變而成,主要由主機(jī)和工作裝置兩大部分組成。主機(jī)包括上車(chē)總成和下車(chē)總成,工作裝置采用“直動(dòng)臂、彎斗桿”結(jié)構(gòu),可配裝五瓣梅花抓斗、貝殼式抓斗等多種用途的抓斗,其組成如圖1所示。
圖1 工作裝置結(jié)構(gòu)組成圖
液壓抓料機(jī)液壓系統(tǒng)是高壓雙泵雙回路開(kāi)式液壓系統(tǒng),主要由動(dòng)力元件(主泵)、控制元件(主閥)、執(zhí)行元件(馬達(dá)、液壓油缸)、輔助元件、液壓油等構(gòu)成,見(jiàn)圖2,采用總功率變量、負(fù)流量控制。液壓油從油箱進(jìn)入主泵,從主泵排出的壓力油,一部分經(jīng)左主閥供左行走、回轉(zhuǎn)、斗桿油缸,實(shí)現(xiàn)左履帶的行走、上車(chē)總成的回轉(zhuǎn)、斗桿的伸縮,通過(guò)合流閥可在閥外自動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂提升、抓斗開(kāi)閉合流,以加快作業(yè)速度;一部分經(jīng)右主閥供右行走、動(dòng)臂油缸、抓斗油缸,實(shí)現(xiàn)右履帶的行走、動(dòng)臂的升降、抓斗的開(kāi)閉,通過(guò)合流閥可在閥外自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斗桿伸縮合流,以加快作業(yè)速度。主油路系統(tǒng)的安全閥、過(guò)載閥和補(bǔ)油閥均置于各主閥上,以保護(hù)液壓回路。在動(dòng)臂油缸、斗桿油缸及抓斗油缸的回路上,均設(shè)有單向節(jié)流閥,以防止動(dòng)臂下降和斗桿下降時(shí),出現(xiàn)“重力下落”現(xiàn)象以及抓斗張開(kāi)時(shí)速度過(guò)猛,造成油缸碰撞現(xiàn)象[2]。
圖2 液壓系統(tǒng)主要元件圖
通過(guò)拆檢液壓抓料機(jī)液壓系統(tǒng),可以判斷導(dǎo)致系統(tǒng)故障主要有3方面原因,分別是液壓系統(tǒng)元件磨損、油液雜質(zhì)較多和系統(tǒng)高溫。
(1)元件磨損。由于液壓抓料機(jī)液壓系統(tǒng)無(wú)吸油過(guò)濾裝置(如圖3所示),主泵直接從液壓油箱內(nèi)吸油,油液中的雜質(zhì)會(huì)被吸入從而導(dǎo)致主泵元件磨損。主泵元件磨損產(chǎn)生的碎屑經(jīng)液壓管路進(jìn)入其他液壓元件內(nèi),造成元件閥芯滑動(dòng)不暢、卡阻和異常磨損,如圖4所示。
圖3 液壓油箱內(nèi)無(wú)吸油過(guò)濾裝置圖
圖4 液壓元件異常磨損圖
(2)油液雜質(zhì)較多。液壓抓料機(jī)液壓油箱內(nèi)壁刷有防銹漆,隨著頻繁的油溫變化,油箱內(nèi)壁焊縫處的防銹漆會(huì)逐漸脫落,如圖5所示,脫落的防銹漆與液壓油混合,是造成液壓系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)較多的主要原因。
圖5 油箱焊縫處防銹漆膜脫落圖
(3)系統(tǒng)高溫。散熱器是液壓抓料機(jī)冷卻系統(tǒng)中的必不可少的關(guān)鍵零部件,其主要功能是利用流動(dòng)的空氣帶走系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量[3]。但是,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn),液壓抓料機(jī)現(xiàn)使用的散熱器的散熱片間隙較?。? mm),使其極易被作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵堵塞,從而降低散熱器的有效散熱面積,如圖6所示。散熱器散熱性能的下降致使液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量不能快速散發(fā),造成液壓元件因過(guò)熱而膨脹,破壞了原有的正常配合間隙,導(dǎo)致摩擦力增加,進(jìn)而出現(xiàn)液壓元件內(nèi)閥組卡住等問(wèn)題[4]。與此同時(shí),液壓系統(tǒng)內(nèi)部溫度會(huì)隨之上升。隨著管路內(nèi)油溫升高,油液黏度隨之下降,各零部件潤(rùn)滑部位的油膜被破壞,各零件之間最大油膜厚度和位置發(fā)生變化,元件磨損加重[5]。因此,液壓系統(tǒng)高溫會(huì)使油液潤(rùn)滑效果降低,造成液壓元件的精密配合面出現(xiàn)刮傷、咬合和疲勞剝落,造成液壓抓料機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)力及動(dòng)作滯緩,甚至出現(xiàn)機(jī)損事故。
圖6 液壓油散熱片間隙堵滿粉塵圖
根據(jù)液壓系統(tǒng)故障類(lèi)型分析,制訂相應(yīng)改造方案。
(1)液壓抓料機(jī)出廠設(shè)計(jì)時(shí),在液壓油箱吸油口上方加裝了一套液壓油加熱裝置,主要用于在氣溫較低時(shí)給液壓油加熱升溫,保障液壓系統(tǒng)在寒冷的地方正常運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備所在地最低氣溫為-10 ℃左右,使用的液壓油規(guī)格型號(hào)是ISO VG46,適用環(huán)境溫度為-30 ℃以上,無(wú)需使用液壓油加熱裝置。拆除液壓油加熱裝置,設(shè)計(jì)一套吸油過(guò)濾器[6],吸油過(guò)濾器主要由底座、濾芯、絲杠,漲緊彈簧裝置、壓板構(gòu)成,如圖7所示。
圖7 吸油過(guò)濾器圖
先將底座安裝在主泵吸油口(液壓油箱出油口)處,底座與主泵吸油口接觸面有一套O型圈,使其接觸面緊密結(jié)合,也防止油液不通過(guò)濾芯過(guò)濾直接進(jìn)入到主泵內(nèi),再將濾芯安裝至底座上方,調(diào)整絲杠至漲緊彈簧裝置略高于液壓油箱頂部加油口,使用壓板將彈簧裝置壓下,緊固壓板固定螺栓,如圖8所示。液壓油經(jīng)過(guò)濾后再進(jìn)入主泵,極大地降低了雜質(zhì)進(jìn)入主泵的幾率,從而降低液壓系統(tǒng)故障頻次,提高液壓系統(tǒng)元件的使用壽命。
圖8 安裝吸油過(guò)濾器圖
(2)拆卸液壓油箱及附屬油管,使用脫漆劑清理油箱內(nèi)壁防銹漆,解決脫落的防銹漆污染液壓油的問(wèn)題,如圖9所示。
圖9 清理液壓油箱防銹漆圖
(3)在保證液壓油散熱器的耐壓性和散熱效果不變的基礎(chǔ)上,盡可能增大散熱片間隙,散熱片間隙由2 mm改為4 mm,如圖10所示。增大散熱片間隙,降低了散熱器的堵塞概率,增大了通風(fēng)量,液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量得以有效散發(fā),使液壓系統(tǒng)在適宜的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn),提高了液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖10 增大散熱片間隙圖
選取1臺(tái)液壓抓料機(jī)進(jìn)行改造。改造完成后試用半年,液壓系統(tǒng)故障頻次降低86%,液壓元件使用壽命增加65%,單位臺(tái)式產(chǎn)量增加30%,改造效果顯著。
本文介紹了液壓抓料機(jī)的使用情況及其結(jié)構(gòu)組成和液壓系統(tǒng)工作原理,剖析了液壓抓料機(jī)液壓故障類(lèi)型,詳細(xì)分析其具體原因并提出改造方案。方案完成后,減少了雜質(zhì)直接進(jìn)入液壓系統(tǒng)的數(shù)量,保證液壓系統(tǒng)在正常工作溫度下運(yùn)轉(zhuǎn),提高了液壓元件的使用壽命和穩(wěn)定性,降低了液壓系統(tǒng)故障頻次,保障設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),有效提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。