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斗轮堆取料机走行装置常见故障的分析与处理

李毅民 石长忠 吕明荟
关键字:斗轮堆取料机 走行装置 故障

  www.bulkcn.com  2008-3-11

  斗轮堆取料机的走行装置是支承整机重量的重要部件。走行装置包括驱动台车,从动台车,各个平衡梁,驱动装置,夹轨器,锚定器,清轨器,平衡梁销轴,缓冲器等部件组成。在实际应用过程中常常会出现不同故障现象。所以,在使用中需要对走行装置出现的问题进行必要的判断和处理。

1、走行装置的车轮啃轨

  走行装置的车轮啃轨的主要表现是当大车走行时车轮和轨道之间发生异常的声音,即轮缘和钢轨头部之间发生滑动磨擦产生的噪音。也有的时候会出现车轮在走行一段距离后发生车轮在水平面内垂直轨道方向上的窜动,并会冲击轨道。走行装置在轨道上行驶时如果出现啃轨现象是由多方面的原因造成的。如地面轨道的安装精度是否满足设计要求,地面轨道在料场堆积物料后是否发生了水平方向上的漂移。如果出现这种情况需要立即按照标准进行调整轨道的安装尺寸。两轨道中心距的尺寸偏差,轨道的直线度偏差是轨道影响车轮啃轨的主要原因。一般轨道中心距的偏差要求为±5mm,另外,设备本身的制造与安装的精度达不到要求也是导致车轮啃轨的一个重要原因。在制造过程中设备在两条轨道上的两车轮滚动圆中性面的间距应符合轨道中心距的要求,如果偏差过大就会发生啃轨。在相关制造要求的标准中对同一台车下的车轮滚动圆的中心面的安装位置偏差,同一支腿下的三个以上车轮滚动圆的中心面的安装位置偏差,同侧轨道上的一台机架下的全部车轮滚动圆的中心面的安装位置偏差都有详细的要求,在制造和安装时必须对其进行必要的检测和调整。车轮的滚动圆的中心面在水平面上的投影的方向的偏斜需要严格控制,通常不大于1/1000。如果偏斜过大,大车会每走行一段距离车轮就会在水平面内垂直于轨道的方向窜动一次。既发生啃轨也冲击轨道。这些情况的出现严重时必须对轨道和设备进行必要的调整和修理。

2、轮压过小使驱动车轮的打滑和轮压过大

  斗轮堆取料机的轮压在不同的工作状态是变化的,尤其是在不同的回转角度和不同的俯仰角度位置,工作状态和非工作状态变化都比较大。不同的设备俯仰机构形式也影响着轮压的变化大小。当某一状态下某些车轮的轮压变化到足够小时,驱动轮就容易出现打滑。驱动车轮打滑是和车轮与轨道之间的摩擦力的大小有关。如果摩擦力不足以克服驱动力则会出现车轮在轨道上打滑。出现车轮打滑的情况大多数是和轮压有关。如果在运行时最小轮压过小就容易出现打滑。因为车轮压力与摩擦系数的乘积必须小于车轮的驱动力。造成轮压过小的原因有几个方面。如设计过程中设备整机重心的位置的确定,设备所选择的大车走行两轨道的中心距的大小都会对最小轮压产生影响。尤其是两轨道的中心距,一般选择的原则是走行轨道中心距是设备回转半径的五分之一。如果两轨道的中心距小于这一数值就容易发生轮压过小。当设备的俯仰系统采用整体俯仰的机构形式时这个问题就会更加的严重。

  同样,如果设备在某个回转和俯仰位置状态出现轮压过小,也就会出现某个设备状态的车轮的轮压过大,原理与轮压过小基本相同。如果在这种情况下单纯增加车轮数量会加剧最小轮压的过小。轮压过大会导致车轮的挤压应力超过许用的挤压应力时会降低车轮的使用寿命。同时,如果超过了基础许可的轮压载荷对轨道的土建基础也是不利的。

3、台车梁和平衡梁的开裂

  在设计、制造台车梁和平衡梁时通常需要对其应力进行计算,以满足其强度和刚度的要求。有时会出现部分设备的台车梁和平衡梁的钢板或焊缝开裂。这种情况大多数是制造质量和钢板的质量存在问题,如果发现应及时的进行修理和更换。

4、车轮的开裂

  车轮通常是由合金钢制造的,并经过热处理,具有较高的强度和硬度。所选用的材料一般为铸造合金钢和锻造合金钢。车轮的踏面一般为表面淬火。车轮整体调质处理,车轮滚动踏面的的表面淬火的硬度一般为(320-380HBW。如果车轮出现裂纹,其主要的原因是在制造方面出现了问题。如热处理硬度过高,车轮整体淬火,铸造缺陷过大等都会出现开裂的问题。这时需要立即更换已经出现裂纹的车轮,并对同一批次的车轮进行严格的产品质量检查。发现已经开裂的车轮不可使用焊接的方式进行修补。

5、车轮踏面出现点蚀和严重的磨损

  有的用户的斗轮堆取料机的走行装置的车轮使用寿命特别短。在车轮的踏面上出现了凹痕,并时有铁屑掉下,使得凹痕逐渐加重。出现这个情况主要是有两个方面的原因产生的,如设备的车轮的轮压超过了这个车轮能够承受的轮压,二是车轮的制造质量不良或车轮的材料选择热处理工艺未满足车轮在这种工况的要求。部分用户是在更换了新车轮后发生问题,这时需要查找具体的制造原因进行更换和修理。

6、驱动走行轮轴断轴

  走行轮轴断轴是指在车轮轴上装有空心轴减速机,当设备使用一段时间后这个轴就出现了断裂,纠其原因大多数情况是属于机构不合理所致。较老的设备上过去曾在许多用户发生过类似的问题,其原因是这个减速机是立式平行轴减速机,最末级的输出形式为空心轴形式,其减速机的固定方式是在减速机的机体上设有连接法兰面,这个法兰面与固定在驱动台车上的法兰面相连接,并采用螺栓连接。这样就相当于减速机的壳体与驱动台车的机体成为一体。当车轴转动时会出现多余约束。即在一个轴上出现了四个支承点而导致轴承承受了径向附加载荷而发生轴断裂。到目前为止还存在少量部分设计不合理而发生类似的设计错误产生的车轮轴断裂现象。

7、减速机高速轴断轴

  减速机的高速轴的断裂主要有两个方面的原因。一是减速机本身的输入轴的质量问题,如第一级的伞齿轮轴存在较大的应力集中,长期疲劳后发生破坏;二是在使用了全部为平行轴的立式减速机时,减速机的固定方式是下部通过输出空心轴固定在车轮轴上,减速机的上部为一个固定活动环,减速机为浮动式固定。也就是说减速机体与驱动台车架之间为浮动机构,且浮动的活动量较大,而电动机的底座是固定在驱动台车架上的。运行时电机轴和减速机输入轴之间发生一定的径向窜动位移,产生的径向载荷,最终导致减速机输入轴断裂。

  无论是走行轮轴断轴、还是减速机的高速轴的断裂,现在通过使用三合一减速机基本上不再发生断轴现象。

8、减速机漏油

  减速机的漏油是会比较常见的故障。通常是减速机的质量问题,需要及时的处理。如果运行时总是漏油,当漏油量达到一定程度时会使齿轮失去润滑油而造成齿轮的磨损而损坏。

9、取料作业时时晃动过大

  斗轮堆取料机的走行装置在取料作业时经常会出现晃动现象。正常工作时晃动量比较小。但是,如果晃动量过大就不属于正常的工作状态了。斗轮堆取料机在取料的过程中斗轮承受比较大的垂直于悬臂长度方向的水平力,即侧向力。这个力传到走行装置上就是一个比较大的水平方向上的支反力矩,而这个力矩最终是由走行装置来承受的。走行装置承受的水平支反力矩是有两部分组成。一部分是由驱动轮来承受在水平面内的延轨道方向的反力,因为驱动轮是制动状态。二是由所有车轮来承受在水平面内垂直轨道方向上的支反力。正常情况下当采用普通销轴作为平衡梁的连接件时,上述的水平面内的力能够很容易的从上部传递到走行轮上,但是,如果在平衡梁的最上部连接销轴上使用了自润滑关节轴承,则消除了此支腿处大台车垂直于轨道方向上摆动的约束,如果使用不当也容易产生在一个支腿下的走行车轮无法承受在水平面内的垂直轨道方向上的载荷。当斗轮挖取物料时会产生比较大的晃动。所以,在选用关节轴承时需要特别注意合理的设计机构的形式,使走行装置能够很好的传递斗轮侧向力产生的在水平面内的垂直于轨道方向上的载荷,从走行装置的整体上适应取料时的水平支反力的要求且不出现过大的晃动。

10、平衡梁的销轴孔被压长

  斗轮堆取料机的走行装置实际上是由多个驱动台车和从动台车组成。最终又有多个平衡梁将各个台车组成四个支腿。所有的连接都是由连接销轴连接。有时销轴连接处的挤压应力会很大,所以在设计连接销轴时,需要仔细计算和核对与销轴连接的各个平衡梁处的挤压应力。一般此处的钢板局部设计成为厚板,以减少挤压应力和提高刚度。在部分现场曾出现过销轴孔被压长的情况,孔在竖直方向变成了椭圆。椭圆的情况如果不严重还是可以使用的。但是,如果影响到平衡梁的平衡效果则需要认真的考虑修理和更换此处的平衡梁和销轴。

11、平衡梁连接销轴出现转动与平衡梁销轴的润滑

  在整个走行装置上有许许多多的平衡梁连接用的销轴,正常情况下销轴的连接处的上部结构和销轴之间是不转动的,销轴是由轴端挡板固定在上部结构上,工作时销轴与其连接的下部结构之间发生微量转动。个别现场发生销轴与上部结构之间发生转动,并在转动后将轴端挡板顶坏。发生这样的问题不仅仅是轴转动的问题,还存在着轮压不均衡问题。造成这样问题的主要原因是销轴的内部的销轴表面与下部结构连接处的摩擦力过大所致。并且这种销轴的转动角度有一个逐渐积累的过程。通常,解决的办法是在连接销轴与下部结构的连接部位之间需要加有润滑脂,以减少此处的摩擦力。发生销轴与上部结构之间的转动的根本原因是销轴与下部结构的连接处的摩擦力过大。所以,在设计时需要在销轴和下部结构的连接处设有润滑系统,经常向此处加油脂。减少此处的摩擦力就不会发生销轴与所连接的上部结构之间发生转动。另外,在此处也可以采用摩擦系数比较小的自润滑轴衬或轴承来减少摩擦力。但要注意其使用寿命要满足实际的使用要求。使用润滑油脂的方式设计和解决这个问题时销轴和下部连接结构处的孔的粗糙度值应为Ra 1.6Ra 3.2。在连接销轴与下部结构连接处不允许采用不使用润滑脂或不使用自润滑耐磨轴套的条件下设计此处的具体的机构。

12、电机的功率不足

  走行装置的驱动电机的功率不足常常表现在使用过程中大车走不动,力量不够。这个时候往往是在大风逆风的条件下走行时表现出来。原因就是设计阶段电机总功率选用过小所致。如果偶尔出现且不出现长时间的电机过电流可以继续使用。如果问题严重需要通过增加驱动电机的数量办法来解决。斗轮堆取料机工作时大车走行的功率计算风速应按照20m/s的风速来设计。

小结:斗轮堆取料机的走行装置随着现代新技术的发展也在不断的完善和提高,但是,由于受到许多的局限,很难在设计中考虑的十分的完美。本文通过一些现场的发现过的一些具体的问题进行一些列举,做一个总结,不对详细的计算分析做过细的展开讨论。相信本文对许多的使用者和设计者会有一定的帮助和借鉴作用。

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