崔永峰

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司 三山島金礦,山東 萊州 261442)

1 設備性能簡介

三山島金礦使用的DD311 型電動液壓鑿巖臺車與DS311 型電動液壓錨桿臺車屬于某國際公司生產(chǎn)的311 系列電驅(qū)動全液壓臺車,是一種高效的電驅(qū)動全液壓型臺車,也是310 系列電驅(qū)動全液壓臺車的升級替代產(chǎn)品。設備投入使用以來,運行狀況基本正常,能夠滿足生產(chǎn)需要。該類設備利用隨機配備的發(fā)動機驅(qū)動靜液壓傳動機構(gòu)完成轉(zhuǎn)場行走功能,利用隨機配備的主電機帶動液壓泵站為工作機構(gòu)的液壓系統(tǒng)提供動力,完成鑿巖鉆孔作業(yè)與錨桿支護作業(yè)。設備的電器系統(tǒng)配備一個主電控柜,位于設備的右后輪與發(fā)動機之間,動力電通過電纜卷盤的滑環(huán)機構(gòu)接入主電控柜,再通過主電控柜實現(xiàn)設備作業(yè)時的用電控制。

2 項目實施背景

設備的主電控柜固定安裝在一個矩形的支撐框架上,位于矩形支撐框架上的主電控柜背部還安裝了供氣、供水系統(tǒng)額各類壓力開關、發(fā)動機的EMR控制器等原件。為了便于維修,設備在出廠時將矩形支撐框架的右下角部位安裝了一個可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu),位于矩形支撐框架底部的插銷將支撐架與機體鎖住。當需要進行維修工作時,打開插銷并拉動矩形支撐框架底部的拉手,矩形支撐框架受拉力轉(zhuǎn)動,主電控柜隨矩形支撐框架一起向外側(cè)擺動一定角度,維修人員可以便捷地開展各項維修工作,如圖1 所示。

圖1 支撐框架位置

由于設備長時間在井下作業(yè),受井下含氯離子空氣與淋水(氯離子含量高于海水)的腐蝕、主電控柜的自重比較大、設備行走時因井下現(xiàn)場道路狀況差造成顛簸等因素影響,導致矩形支撐框架右下角部位的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)出現(xiàn)嚴重的腐蝕與變形,機械強度受到一定程度影響,嚴重的還出現(xiàn)斷裂問題,最終造成主電控柜整體隨矩形支撐框架一起歪斜,無法正常拉開,同時還引起主電控柜及內(nèi)部電氣元件的因振動造成的過早損壞。雖然操作人員按時對矩形支撐框架右下角部位的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)進行注油潤滑,但效果不理想,問題依然存在,主電控柜整體歪斜致使設備在作業(yè)、運行過程存在供電方面的安全隱患。

為了徹底對311 系列電驅(qū)動全液壓臺車類設備存在的電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)問題進行整改,經(jīng)過技術人員現(xiàn)場對電控柜矩形支撐框架部位的觀察,并結(jié)合廠家提供的圖紙對設備的電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)進行分析,認為電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)使用壽命不可靠的原因為:

(1)電控柜矩形支撐框架的設計在穩(wěn)固性方面比較薄弱,只有位于矩形支撐框架右下部角部位的一個轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu),也就是整個矩形支撐框架只有一個支撐點,其他部位處于無約束的自由狀態(tài),在主電控柜的自重比較大、設備行走時因井下現(xiàn)場道路狀況差造成顛簸的情況下,僅有的一個支撐點受力非常大且不平衡,整體結(jié)構(gòu)很容易損壞,如圖2 所示。

圖2 支撐框架

(2)矩形支撐框架右下部的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)是軸與孔相互配合的結(jié)構(gòu),支撐軸用螺栓固定在機體上,位于支撐框架右下角部位的孔內(nèi)安裝襯套,矩形支撐框架整體坐落在支撐軸上,右下角部位的孔與支撐軸配合在一起組成可以相對運動的機構(gòu)。由于該機構(gòu)的位置不是在支撐框底部的中心線上,結(jié)構(gòu)件的承載能力相對較弱,且長期處于不平衡載荷狀態(tài)下。

(3)轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)的受力不平衡,導致機構(gòu)的襯套與支撐軸的磨損過快,配合間隙過大直接造成潤滑脂泄漏失效。

3 項目的方案措施

確認了電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)損壞的原因后,決定在一臺DD311 鑿巖臺車和一臺DS311 錨桿臺車整機大修時,對電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)進行技術改造。針對造成轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)損壞的原因,對電控柜矩形支撐框架的原設計提出新的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,在加強整體承載方面進行技術改造。通過與承擔大修工作的廠家技術人員共同研究論證,理論上認為可行,在實際的實施過程中,從材料的選擇、采購和加工工藝都可以正常實施,不存在施工難度。新的技術改造方案為:

(1)對電控矩形柜支撐框架原有的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)進行修復,恢復襯套與支撐軸原有的標準尺寸。

(2)安裝好電控柜矩形支撐框架后,根據(jù)電控柜矩形支撐框架與后車體的實際結(jié)構(gòu)關系,在電控柜矩形支撐框架上部設計一套轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)(如圖3 所示),該機構(gòu)的垂直中心線與矩形支撐框架右下角部位原有的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)的垂直中心線重合,形成上、下兩個轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)同時承受載荷的狀態(tài)。

圖3 新增加的上部轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)俯視圖

(3)根據(jù)電控柜矩形支撐框架與后車體的相對位置,測量出電控柜矩形支撐框架上部新增加的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)的位置尺寸,根據(jù)位置尺寸繪制出所需要的銷軸、座套、各種加固板等零件圖。

(4)各種零部件加工制作完成后,焊接制作成兩種加固板,安裝在矩形支撐框架上部的一個加固板采用螺栓聯(lián)接方式固定,安裝在后車體的另一個加固板先與固定筋板焊接,之后再將固定筋板采用螺栓聯(lián)接方式固定在后車體上。將加工好的銷軸焊接在矩形支撐框架上部的加固板上,座套安裝在銷軸上之后,再用螺栓將座套與位于后車體的加固板進行定位并固定聯(lián)接。

(5)全部組裝結(jié)束后,統(tǒng)一進行噴砂除銹及防腐噴漆工藝處理。

4 主要技術創(chuàng)新點

進口電驅(qū)動液壓臺車電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)技術改造的應用,為有效解決該類設備存在的電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)損壞現(xiàn)象提供了技術保證,新的技術改造方案科技創(chuàng)新點為:

(1)通過在電控柜矩形支撐框架上部增加一套轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu),整個矩形支撐框架由一個支撐點約束受力改變?yōu)閮蓚€支撐點約束受力,增加了電控柜矩形支撐框架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性,解決了電控柜矩形支撐框架支撐點約束受力不合理問題,進一步提高了電控柜矩形支撐框架的整體承受交變載荷的能力。

(2)在電控柜矩形支撐框架上部增加的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)的作用下,位于矩形支撐框架右下部的原有轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)的受力不平衡問題得到有效解決,機構(gòu)的襯套與支撐軸的磨損過快問題也得到有效解決。

(3)焊接制作成的兩種加固板與后車體、電控柜矩形支撐框架之間均采用螺栓聯(lián)接方式固定,便于拆卸維修。固定在后車體上的加固板上的安裝座套部位加工有橢圓形孔,座套與加固板之間采用可調(diào)節(jié)位置的螺栓聯(lián)接方式固定,能夠進行位置調(diào)整,確保上、下兩個轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)的垂直中心線保持重合。

5 應用情況

經(jīng)過對進口電驅(qū)動液壓臺車電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)技術改造,之前在設備實際使用過程中存在的電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)損壞問題得到有效解決。設備運行時主電控柜的晃動量得到有效控制,降低了主電控柜及內(nèi)部電氣元件因振動造成的損壞,減少了設備的電氣故障,大幅度提高了進口電驅(qū)動液壓臺車主電控柜的安全、可靠性,經(jīng)過一年時間的使用,沒有出現(xiàn)任何問題,滿足運行需要。電控柜矩形支撐框架上部新增加的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)(如圖4 所示)。

圖4 新增加的轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)

6 經(jīng)濟效益分析

主電控柜總成的物流采購價格為15～20 萬元,經(jīng)過對電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)技術改造,延長了主電控柜的使用壽命,直接節(jié)約了主電控柜總成采購成本15～20 萬元。

降低主電控柜及內(nèi)部電氣元件因振動造成的損壞,減少了電器備件的使用,設備大修周期內(nèi)(3 年)至少節(jié)約電器備件費30 萬元,同時節(jié)約維修電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)、維修電控柜體及更換電器備件發(fā)生的人工費用10 萬元。

通過開展進口電驅(qū)動液壓臺車電控柜支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)技術改造,每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益合計:(20 +30 +10)/3=20 萬元。

7 結(jié)論

三山島金礦DD311 鑿巖臺車與DS311 錨桿臺車在使用過程中,均過早出現(xiàn)電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)損壞問題,本文針對該問題進行技術改造,設備實際使用過程中存在電控柜矩形支撐框架轉(zhuǎn)軸支座機構(gòu)損壞問題得到解決,可有效延長主電控柜的使用壽命。該項技術改造提高了設備主電控柜的安全可靠性,降低了備件、材料的成本費用和設備維修費用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益,值得在同類型設備上推廣應用。