張 偉

（秦皇島港股份有限公司第二港務(wù)分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

秦皇島港煤一期2#堆料機(jī)自1984 年正式投產(chǎn)以來，一直沒有進(jìn)行大的維修與改造。多年的運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備各部件疲勞損壞嚴(yán)重，各種故障頻發(fā)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重影響正常堆料作業(yè)安全和效率。

1 基本情況概述

行走臺車作為堆料機(jī)的重要組成部分，一方面支撐機(jī)上回轉(zhuǎn)平臺、懸臂驅(qū)動裝置、懸臂鋼結(jié)構(gòu)及皮帶機(jī)等近300 t 的重量，另一方面配合大機(jī)沿線移動，進(jìn)行堆料作業(yè)。然而隨著2#堆料機(jī)整體老化，行走臺車也陸續(xù)出現(xiàn)各種故障，主要有：①行走輪踏面點蝕、掉肉，行走輪系磨損嚴(yán)重，行走振動、異響；②行走減速機(jī)內(nèi)磨損嚴(yán)重，齒輪間隙變大，傳動沖擊大不平穩(wěn)，并且油液滲漏明顯；③行走臺車使用的電機(jī)為過時的、高耗能產(chǎn)品，不符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的要求；④行走臺車整體鋼結(jié)構(gòu)銹蝕老化、強(qiáng)度降低。

針對上述原因，秦港二公司對煤一期2#堆料機(jī)行走臺車進(jìn)行改造，使其更好地滿足現(xiàn)場使用和維護(hù)要求。

2 技術(shù)方案

對行走臺車進(jìn)行技術(shù)改造，主要從以下3 個方面入手：①電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)等關(guān)鍵零部件的選型計算；②傳動軸、齒輪、軸承、車輪等關(guān)鍵受力部件的選材；③行走臺車鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

2.1 關(guān)鍵零部件的選型計算

關(guān)鍵零部件主要包括電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)。為減輕設(shè)計難度，同時保證改造后臺車的運(yùn)行可靠性，此次改造選用目前在港口設(shè)備廣泛使用的產(chǎn)品，電機(jī)選用Y 系列，聯(lián)軸器選用帶制動輪的梅花膠盤聯(lián)軸器，減速機(jī)選用FLENDER 系列產(chǎn)品。

電機(jī)是行走臺車動力來源，也是整臺堆料機(jī)實現(xiàn)走行運(yùn)動的唯一驅(qū)動，因此電機(jī)的選擇至關(guān)重要。本次改造選用4 臺11 kW、型號為YX3－160M－4 的電機(jī)，代替原來的YZD200L－4/16 電機(jī)，在保證滿足行走驅(qū)動功率的前提下實現(xiàn)高效節(jié)能運(yùn)行。

聯(lián)軸器是驅(qū)動部分的能量傳遞設(shè)備，位于電機(jī)和減速機(jī)之間，實現(xiàn)能量的平穩(wěn)傳遞。此次改造選用帶制動輪的梅花膠盤聯(lián)軸器。梅花膠盤聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用于港口設(shè)備中，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，有緩沖減振功能，安全可靠，耐磨，對中精度要求不高，適應(yīng)能力廣，可用于水平和垂直傳動軸系。聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩如下：

式中 Tc——聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，N·m

Tn——聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，N·m

Pw——驅(qū)動功率，取電機(jī)功率11 kW

n——驅(qū)動轉(zhuǎn)速，取電機(jī)轉(zhuǎn)速1460 r/min

K——工作情況系數(shù)，傳動裝置取2.0

Kw——動力機(jī)系數(shù)，電動機(jī)取1.0

Kz——起動系數(shù)，取1.5

Kt——溫度系數(shù)，取1.4

經(jīng)計算，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tc=302 N·m，查閱機(jī)械設(shè)計手冊，選擇MLL5 系列聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩Tn=350 N·m，結(jié)合電機(jī)輸出軸、減速機(jī)輸入軸的結(jié)構(gòu)和尺寸、制動輪的直徑，最終選定聯(lián)軸器的型號為MLL5－I200//YA42×110/JA30×60。

制動器繼續(xù)使用江西華伍的YWZ2－200/25 制動器，該制動器在日常的設(shè)備維護(hù)中已被證明制動及時、制動力大、故障率低、容易維護(hù)。

減速機(jī)是驅(qū)動部分的重要組成部分，起到降低轉(zhuǎn)速、提高轉(zhuǎn)矩的作用。減速機(jī)改造是此次臺車改造的重點，舊臺車減速機(jī)為大重廠自制配套產(chǎn)品，存在體積笨重、傳動效率低、備件采購困難、維修成本高等問題。為徹底消除上述問題，此次改造選用目前廣泛應(yīng)用于港口機(jī)械的FLENDER 減速機(jī)。該品牌減速機(jī)性能可靠、標(biāo)準(zhǔn)化系列化水平高、采購及售后有保障，能夠很好的滿足現(xiàn)場使用要求。

改造后的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為1460 r/min，堆料機(jī)的現(xiàn)場走形速度為0.5 m/s，車輪直徑為630 mm，傳動齒輪速比暫定為34/38，由式（2）～式（5），計算出減速機(jī)的傳動比為86.1。

式中 i1——減速機(jī)傳動比

ω1——減速機(jī)輸入軸角速度，rad/s

ω2——減速機(jī)輸出軸角速度，rad/s

式中 n1——電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min

式中 i2——驅(qū)動軸與車輪傳動比

ω3——臺車車輪角速度，rad/s

式中 v——臺車行走速度，m/s

R——臺車車輪半徑，m

查閱FLENDER 減速機(jī)樣本，同時為節(jié)省安裝空間，采用錐齒輪傳動形式減速機(jī)，初步定為型號為W3DL6 的減速機(jī)，其主要參數(shù)見表1。改造后臺車驅(qū)動見圖1。

表1 減速機(jī)參數(shù)表

圖1 改造后臺車驅(qū)動

2.2 關(guān)鍵受力部件的選材

行走臺車的關(guān)鍵受力部件包括傳動軸、齒輪、軸承、車輪，這些部件一方面承擔(dān)上方大機(jī)重量，另一方面?zhèn)鲃优ぞ兀瑢崿F(xiàn)大機(jī)的移動，在實際運(yùn)行中受力最大、最易磨損甚至損壞，因此其可靠性尤為重要。此次改造傳動軸和齒輪選用45#材料，經(jīng)過淬火處理，保證強(qiáng)度和韌性。車輪要求踏面淬火硬度363～401 HB，踏面深10 mm 處硬度269 HB 以上，從而避免長期運(yùn)行造成的踏面點蝕、掉肉現(xiàn)場。

2.3 臺車鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

臺車鋼結(jié)構(gòu)采用雙層“人”字框架結(jié)構(gòu)，通過4 根700×580的立柱支撐堆料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺，每個立柱用12 根10.9 級的高強(qiáng)螺栓與平臺固定。底層由8 組小臺車、共16 個行走輪支撐在軌道上，4 組驅(qū)動裝置間隔布置在臺車內(nèi)側(cè)，由特制的支架支撐，兩側(cè)電機(jī)、制動器、減速機(jī)對稱布置。

錨定裝置對稱布置在臺車內(nèi)側(cè)，用于固定堆料機(jī)，防止大風(fēng)對堆料機(jī)的吹動。此次改造為減少臺車對壩基的占用空間，在保證防風(fēng)安全的前提下，通過加厚錨定裝置鋼板，由雙側(cè)錨固改為單側(cè)錨固，極大地方便了人員在壩基通行。

緩沖裝置布置在臺車前后兩端，用于緊急時刻堆料機(jī)的強(qiáng)制停止。此次改造將止擋座由末端軌道面上改為末端軌道兩側(cè)地基上，有效解決了因大機(jī)撞擊止檔造成的軌道斷裂，同時在地基上預(yù)埋止檔，強(qiáng)度高，耐撞擊。

掃軌裝置布置在臺車行走輪前后兩端，用于清理軌道面上的煤雜，避免行走輪踏面的過早損壞。此次改造將放置掃軌木頭的鋼管改為方形，并將上口封閉，解決了掃軌失效的問題。圖2為應(yīng)用SolidWorks 三維軟件設(shè)計的單組臺車模型。

圖2 單組臺車三維模型

2.4 新臺車的技術(shù)參數(shù)

改造后的臺車技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 新臺車技術(shù)參數(shù)表

3 應(yīng)用情況

改造后的臺車自從安裝試運(yùn)行以來沒有發(fā)生故障，車輪行走沒有振動、異響等，大機(jī)行走平穩(wěn)，運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

此次改造有效克服了舊臺車存在的缺陷，具有以下優(yōu)點：①實現(xiàn)了電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)等關(guān)鍵零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，提高了設(shè)備管理效率，降低了設(shè)備維護(hù)成本；②提高了傳動軸、齒輪、軸承、車輪等易損件的材料強(qiáng)度等級，保證了關(guān)鍵受力部件的可靠性；③優(yōu)化了臺車鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，縮減了臺車重量和體積，方便了日常設(shè)備檢查和維修；④完善了臺車的附屬功能，如防風(fēng)錨定、軌道清煤等；⑤臺車整體運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性、安全性得到提升。