2100BL型挖掘機推壓限位裝置的改進

黃俊亮

摘 要：挖掘機推壓限位裝置以前由行程開關和蝸輪蝸桿結構等組成，由于采用硬連接傳動，沒有緩沖作用，易損壞，為此采用編碼器和PLC進行限位控制，并改為鋼絲軟傳動。

關鍵詞：挖掘機；PLC；斗桿限位；觸摸屏限位設置

前言

江西德興銅礦采礦場共有十四臺挖掘機（俗稱電鏟），擔負著繁重的礦山采剝任務。電鏟包括行走機構、回轉機構、提升機構以及推壓機構，推壓機構是電鏟的主要機構之一，其作用是使斗桿前伸或回收，配合提升機構完成挖掘任務。斗桿前伸時如沒有限位保護措施，因為慣性作用很容易導致斗桿甩出去，導致重大設備安全事故；回收時如沒有限位保護措施，也會因為慣性作用導致斗桿回收過度撞擊電鏟懸臂，嚴重影響電鏟的使用壽命，因此，電鏟的推壓限位裝置的作用就顯得尤為重要。

原來電鏟的推壓限位裝置安裝在推壓減速箱右側的后半部，由推壓二軸帶動蝸輪蝸桿機構，再帶動兩個凸輪。當齒條運動至事先設定的位置（由電工和電鏟司機配合設定）時，凸輪就會頂到兩個行程開關，分別發出一級、二級限位信號。

在實際使用中，由于電鏟的推壓機構是剛性傳動，沒有任何的緩沖，很容易出現齒條錯齒故障，造成減速箱中的蝸輪蝸桿傳動機構錯位卡死，甚至折斷，致使推壓限位裝置失去作用，從而導致重大設備安全事故的發生。為此，在大修階段對其中的一臺電鏟（5#鏟）進行了改進。

1 故障

電鏟在實際使用中，由于推壓機構是剛性傳動，沒有緩沖作用，會發生齒條錯齒故障，出現錯齒故障，會較大影響電鏟的懸臂、斗桿、推壓小齒輪和齒條的使用壽命。出現錯齒的主要原因：電鏟鞍形滑動板（護柄套）與斗桿的間隙調整不合適，間隙過大，造成推壓時抖動過大，從而使減速器中的蝸輪蝸桿傳動錯位卡死，嚴重時折斷。造成限位裝置不起作用，司機操作時過推或過收，使斗桿齒條錯位。限位裝置失效，有可能會導致斗桿在電鏟工作時飛出去，導致重大設備安全事故的發生。為此，在大修階段對其中的一臺電鏟（5#鏟）進行了改進。

2 改進方法

方法：去掉以前的推壓限位裝置，采用編碼器和PLC進行推壓結構的推壓及回收的限位控制。改進的推壓限位裝置由絕對值編碼器、轉換模塊、西門子200系列PLC CPU224模塊和觸摸屏，原理如圖1所示。

圖1

絕對值編碼器安裝在右推壓引出軸上，采用軟連接，可以實時反映斗桿的位置，再通過轉換模塊將斗桿位置信號傳送給西門子PLC模塊并顯示在駕駛室操作臺觸摸屏上。觸摸屏上顯示了實際斗桿位置值，可以設置推壓限位值和回收限位值。

3 控制流程圖

根據斗桿限位報警設計的要求，現繪制控制流程圖如圖2所示。

4 PLC程序T型圖

在斗桿前升和回收的運行過程中，將斗桿實際位置值與回收限位、推壓限位設定值相比較，達到設定值時發出報警，程序T型圖如圖3所示。

圖3 PLC程序T型圖

5 平時維護故障分析

（1）故障現象：運行時，設置屏上推壓限位值、回收限位值、實際斗桿值都顯示為“#”；原因分析：通訊未連接上。排除方法：a.檢查操作面板與PLC之間的通訊電纜有無脫落。b.CPU224模塊電源線有無脫落。（2）故障現象：設置屏無顯示。原因分析：設置屏電源丟失。排除方法：a.檢查控制箱內空開是否合上。b.設置屏電源線有無脫落。c.24V電源模塊損壞。

6 改進后的優點

以前2100BL型號的電鏟采用蝸輪蝸桿結構式推壓限位，每次重新卸裝斗桿后都要電工去推壓平臺上重新手動設置推壓和回收限位，改進后只需要在駕駛室觸摸屏上設置即可，操作簡單方便，電鏟司機自己就可以操作完成；改進后的推壓限位定位準確，且不容易發生位置偏移，確保了挖掘的安全性；需要解除/推壓限位時只需要在觸摸屏上點擊解除/恢復按鍵即可，簡單直觀。

7 結束語

經過在5號鏟的三年多的實際使用，證明改造后的推壓限位裝置完全可以取代原來的限位系統；采用PLC控制技術，性能更安全可靠，大大提高了推壓小齒輪及斗桿的使用壽命。

參考文獻

[1]黃永紅.可編程控制器原理及應用[M].機械工業出版社，2004.

[2]SIMATIC S7-200.可編程序控制器系統手冊[S].四門子公司，2000. [3]位置檢測模板EM231快速入門[S].公司西門子，2007.

[4]廖常初.PLC編程及應用[M].機械工業出版社，2002.