（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)化工程系，063200，河北唐山）

1 故障現(xiàn)象

某散貨港口續(xù)建工程的斗輪式取料機(jī)2012 年投入使用，設(shè)計(jì)額定取料能力為6 500 t/h，瞬時(shí)最大取料能力為7 265 t/h，近期當(dāng)R5-2 取料機(jī)下俯角度較大、懸臂皮帶機(jī)料流接近6 500 t/h 時(shí)，臂架下俯角度會(huì)突然增大，臂架下沉，輪斗直接撞擊堆場地面，不僅存在安全隱患，同時(shí)對(duì)取料機(jī)輪斗和堆場地面也有很大損傷。

2 原因分析

R5-2 斗輪式取料機(jī)臂架俯仰動(dòng)作由兩個(gè)Φ360/Φ280-3427 液壓油缸提供動(dòng)力，采用同步回路保障兩個(gè)液壓油缸動(dòng)作的一致性，液壓元件選用力士樂公司產(chǎn)品，俯仰角度通過角度傳感器采集信號(hào)并傳輸?shù)絇LC 進(jìn)行控制，并通過限位開關(guān)限定。俯仰機(jī)構(gòu)原理如圖1 所示，俯仰液壓系統(tǒng)工作壓力18 MPa，系統(tǒng)工作流量173 L/min，油箱容積1 500 L，恒壓變量柱塞泵壓力設(shè)定值15 MPa，柱塞泵電磁溢流閥壓力設(shè)定值17 MPa。

圖1 俯仰機(jī)構(gòu)原理圖

經(jīng)檢查，俯仰機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)、角度檢測裝置及二級(jí)限位開關(guān)正常，初步判定俯仰液壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致臂架下沉。仔細(xì)排查俯仰液壓系統(tǒng)并沒有外泄的情況發(fā)生，由此推測很可能是液壓系統(tǒng)內(nèi)泄導(dǎo)致故障的發(fā)生。液壓系統(tǒng)工作原理如圖2 所示，通過壓力表對(duì)液壓系統(tǒng)測壓點(diǎn)進(jìn)行壓力測定：在臂架進(jìn)行下俯動(dòng)作時(shí)測定無桿腔G6 點(diǎn)壓力值達(dá)到6 MPa，有桿腔G7 點(diǎn)壓力值達(dá)到2 MPa；臂架下俯動(dòng)作停止，關(guān)閉截止閥31.1 和31.2，有桿腔G7 點(diǎn)壓力在25 s 左右內(nèi)迅速從3 MPa上漲到7 MPa，然后無桿腔G6 和有桿腔G7 點(diǎn)壓力在60 s 左右內(nèi)由7 MPa 上漲到9.5 MPa，判定油缸內(nèi)泄。為進(jìn)一步確認(rèn)左側(cè)油缸內(nèi)泄或者右側(cè)油缸內(nèi)泄或者兩側(cè)油缸均內(nèi)泄，需要進(jìn)一步測定壓力，壓力表依舊連接G6、G7 兩個(gè)測壓點(diǎn)，臂架下俯角度繼續(xù)增大，下俯動(dòng)作停止后關(guān)閉截止閥42.3 與42.4，測定左側(cè)油缸43.1壓力值，無桿腔和有桿腔測壓點(diǎn)壓力數(shù)值變化情況與之前測定的類似，可以得出左側(cè)油缸內(nèi)泄的結(jié)論，并且情況不樂觀；用同樣的方法驗(yàn)證右側(cè)油缸并沒有內(nèi)泄。之所以取料作業(yè)臂架下沉，是因?yàn)楦┭鲆簤合到y(tǒng)采用的是同步回路。

圖2 俯仰液壓系統(tǒng)工作原理圖

3 解決方法

為解決取料作業(yè)過程中臂架下沉故障，需要更換左側(cè)內(nèi)泄油缸。該油缸重達(dá)7 t，安裝高度距地面約為16 m，更換難度大。經(jīng)反復(fù)論證制定安全合理的更換工藝方案，并申請停機(jī)時(shí)間進(jìn)行更換。

（1）將臂架放到維修支架上，并在垂直和水平方向上鎖止臂架。

（2）根據(jù)取料機(jī)主體鋼結(jié)構(gòu)，如圖3 所示，通過力學(xué)計(jì)算出應(yīng)拆配重質(zhì)量Δm。

圖3 取料機(jī)主體鋼結(jié)構(gòu)圖

設(shè)斗輪重力為G1，臂架長度為L，臂架重力為G2，拉桿受力F1，配重重力G3，油缸受力F2，油缸與支架的夾角為θ，未拆卸配重時(shí)，根據(jù)取料機(jī)主體鋼結(jié)構(gòu)圖列出取料機(jī)臂架力矩平衡方程：

摘掉配重Δm 后，俯仰油缸應(yīng)不受力，即F2為0，而臂架前部的質(zhì)量無變化，則臂架力矩平衡方程為：

式中：L=50 m；L1=14.5 m；L2=13 m；L3=7.2 m；L4=12.1 m；g 取9.81 N/kg；G1=24 000 kg×g；G2=200 000 kg×g；G3=317 000 kg×g；

根據(jù)式（3）（4），計(jì)算出Δm≈30 t，需要拆下30 t 配重。

（3）拆卸配重塊。關(guān)閉右側(cè)油缸的上下截至閥（42.3 和42.4），使用70 t 吊車拆掉6 塊5 t 重的配重塊，使取料機(jī)主體鋼結(jié)構(gòu)力矩平衡，防止鋼結(jié)構(gòu)變形。

（4）利用專用工具對(duì)需要更換的液壓油缸進(jìn)行泄壓，完全泄壓并絕對(duì)安全后拆除管路、限位開關(guān)等附件，仔細(xì)保護(hù)好接口處，防止被污染。

（5）為提高維修效率，減少停機(jī)時(shí)間，拆卸左側(cè)液壓油缸時(shí)直接用氣焊切割油缸銷軸，安裝新油缸時(shí)使用新銷軸。液壓油缸下部通過銷軸固定好后，按圖紙裝回管路等附件，通過機(jī)側(cè)操作模式控制液壓油缸伸縮以便充油排氣，依托手動(dòng)泵微調(diào)液壓油缸缸桿伸出量完成上部銷軸安裝。

（6）更換完左側(cè)新油缸后，打開右側(cè)油缸的截止閥，需要取料機(jī)司機(jī)配合檢修，多次重復(fù)俯仰動(dòng)作，將液壓油中的空氣排出，檢修人員注意觀察液位并進(jìn)行補(bǔ)充，保障液位在規(guī)定的范圍內(nèi)。

（7）將配重塊按原位置裝回，需要取料機(jī)司機(jī)配合檢修，多次重復(fù)俯仰動(dòng)作，技術(shù)人員認(rèn)真檢查俯仰液壓系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)與各項(xiàng)指標(biāo)，保障俯仰液壓系統(tǒng)無異常。

4 結(jié)語

更換左側(cè)俯仰油缸后，取料作業(yè)過程中臂架下沉故障消除。此故障的分析和排除，對(duì)同類設(shè)備故障的排除具有一定借鑒意義。