6000 T/H懸臂取料機俯仰鉸點軸承更換工藝改進

王敏剛

（神華黃驊港務有限責任公司企業管理部，河北 滄州061000）

0 前言

黃驊港作為渤海的一顆璀璨明珠，承擔著西煤東運的重要任務。自2002年1月份黃驊港投入試運營后，始終保持了較高的生產效率，每月的吞吐量連續遞增。2013年黃驊港更是達到了年吞吐量1.4億噸，創造了國內同類型生產港口達產的最高紀錄。這些成績的取得都是與神華黃驊港務公司采用了先進的高度自動化煤炭裝卸設備，運用先進的生產管理模式密不可分的。神華黃驊港務公司煤一二期工程共有12臺懸臂取料機，其中1500t/h懸臂取料機1臺，3000t/h懸臂取料機4臺和6000t/h懸臂取料機7臺，懸臂式取料機一般由行走機構、回轉機構、臂架機構、俯仰機構和斗輪機構等幾大部分組成，取料機的主要結構如下圖1所示。

6000t/h懸臂取料機俯仰機構包括俯仰驅動電機、俯仰液壓泵、俯仰油缸、俯仰桁架梁、俯仰油管、俯仰液壓泵等組成，其具體工作過程如下：俯仰驅動電機驅動液壓泵轉動產生液壓系統壓力，液壓泵帶動俯仰油缸做伸縮運動，液壓油缸通過桁架梁傳動臂架做上升下降運動，從而實現取料機俯仰動作。黃驊港現所有6000t/h懸臂取料機俯仰機構在運行過程中，經常出現俯仰鉸點異響和震動現象，給取料機正常工作帶來了很大的安全隱患。

本文通過對6000t/h懸臂取料機原有俯仰鉸點更換工藝深入分析，找出原有更換工藝缺陷根源，開發了一種新的更換工藝，避免了原有工藝的缺陷和問題，滿足了生產安全需求，并在實際應用中取得了良好效果。

1 技術改造背景

6000t/h懸臂式取料機作為神華黃驊港務公司裝卸設備的主力軍，承擔了相當大比重的工作量，其運行狀況的好壞直接影響一線生產部門，乃至全公司的裝船任務。該型取料機懸臂的俯仰動作是由兩臺液壓油缸及其液壓站驅動的，懸臂通過兩個鉸點與大機主體相連。在俯仰過程中，取料機懸臂始終通過鉸點的關節軸承繞銷軸轉動。大臂俯仰角度范圍為-10°至+11°，轉動角速度為3.6度/分鐘，屬于小角度，低轉速，重載荷轉動。

神華黃驊港務公司一期各裝卸設備自2001年投產至今，在高負荷的工況下已運行了11年的時間。一期6000t/h取料機經過多年的連續運轉，懸臂俯仰鉸點也出現了不同程度的老化。具體表現為：在懸臂俯仰動作過程中不同程度的出現各類摩擦異響，有時甚至引起整機振動。

經過判斷和分析，俯仰過程中的異響和震動主要來自臂架俯仰鉸點處的軸承。而軸承發出異響和震動的原因在于：該部件隨著工作時間的增長逐漸老化，造成潤滑脂難以進入關節軸承承載面形成油膜，軸承球面逐漸在無潤滑的情況下工作研磨而發出異響，并且由于缺乏潤滑而產生了嚴重磨損，最終導致該軸承損壞。

俯仰軸承的損壞使取料機在俯仰動作過程中產生了異響和震動，這種震動造成了部分卡軸板螺栓剪斷、卡軸板變形，也給取料機整機增加了沖擊載荷，形成一定的安全隱患。因此，需要更換新的俯仰軸承。

取料機的俯仰鉸點分左右兩個，每個鉸點是由位于門柱上一個耳板（安裝有軸承）、位于懸臂上兩個耳板以及軸頭上安裝有卡軸板的固定銷軸組成。鉸點結構如圖2所示。更換軸承，首先要頂出銷軸，并且由于軸承在中間軸承座孔內，兩側有臂架耳板阻擋，還需將臂架抬高或將一側耳板割開，以便讓出更換軸承空間。

2 傳統的臂架俯仰鉸點軸承的更換方法

原有傳統臂架鉸點軸承更換方案為將臂架抬高，以讓出更換軸承的空間。該方案具體步驟如圖3所示。

2.1 配重支架和懸臂支架的制作

清理堆場維修場地，讓出配重支架組裝和吊車站位場地，將配重支架運抵配重定點位置，放四根H型鋼（H150X150）作平臺，平臺用水平儀找平，使用用50噸吊車起吊、拼接配重支架（結構如圖3）。懸臂支架則是使用堆場原有維修支架，并進行相應加固。

2.2 放下臂架與支配重（如圖4）

①將取料機行進到指定維修位置，對懸臂支架放下臂架，測量、調整此時配重箱圓柱面下切平面的高度，使此高度值等于支架高度加支座高度及300噸油鎬（千斤頂）高度的和；測量配重箱此時俯視投影位置，可在配重箱上頂點兩側垂直墜落兩個重物，并在地面做出標記用于確定支架的安放位置，然后移開取料機。

②支配重。在第①步驟中所標記的位置安放配重支架，支架上預先掛好拔繩，臨時用維修車輛做拔錨，穩定好支架后其上安放300噸油鎬和支座各兩個，然后取料機開回指定位置，放下懸臂架、提高配重再做臂架回轉，以防止配重碰到支架部分。微調取料機的位置使配重位于支架的正上方，為消除300噸油鎬與配重之間的空行程，兩側油鎬下方鋪墊20×400×400mm3厚鋼板各5-10塊，并同時頂升兩個300噸油鎬，直至消除配重拉桿拉力，拉桿向下垂下，待連接點彎曲后停止頂升。

2.3 拆卸拉桿與懸臂間鉸點

在拉桿與懸臂間的鉸點耳板上焊150噸鎬座，耳板間用20厚100寬鋼板連接。使用兩臺50噸吊車分別吊兩段拉桿消除拉桿重力，用150噸油鎬頂出銷軸。將拉桿用鋼絲繩、卸扣固定在懸臂上。同樣方法拆卸另一側鉸點銷軸。

2.4 起吊懸臂皮帶機張緊重錘，和拆卸懸臂皮帶機鉸點

在懸臂兩側皮帶張緊重錘附近使用兩臺50噸吊車掛兩根Φ20mm×6米長鋼絲繩起吊重錘至上止點，而后用兩根短鋼絲繩和卸扣將張緊重錘固定，解除懸臂皮帶張緊力。拆卸懸臂皮帶機俯仰部分和固定部分間的連接鉸點銷軸，拆除影響懸臂上升850mm空間內的障礙物。

2.5 頂升懸臂拆卸左右兩個銷軸

在門柱和鉸點耳板上焊接油鎬鎬座，油鎬使用30噸扁油鎬，高度不大于130mm，置于門柱與懸臂尾部之間以用于水平方向的調整。因初始位置懸臂受配重拉力只需將懸臂前頂，但要注意不要頂過位置。先頂升懸臂應在60噸左右，然后頂銷軸，頂出銷軸用50噸吊車吊下。

2.6 頂升懸臂，更換軸承

頂出兩側銷軸后，繼續頂升懸臂經過5-6次緩鎬，最后使懸臂尾部上升850mm，拆去軸承兩側壓蓋、密封。使用氣割將耳板內舊軸承割成三段后拆除。清理耳板內表面，將錘擊痕跡用直磨機打磨平整，去除毛刺、鐵銹，涂油。用內徑千分尺Φ460，測量耳板內徑尺寸Φ460H7/f8配合公差。確認后，安裝自潤滑關節軸承，用兩根銅棒錘擊安裝到位，安裝油封，壓蓋。

2.7 降懸臂，安裝銷軸

懸臂兩側油鎬同時下降，緩鎬，將懸臂降至初始高度。

2.8 安裝拉桿鉸點銷軸、恢復懸臂皮帶機連接鉸點銷軸、恢復被拆除的平臺欄桿油管等

2.9 拆除配重支架和懸臂支架

2.10 檢查、試車、涂裝

以上方案施工工期為 10天

（0）開工前準備、焊接配重和懸臂支架 2 天

（1）放下臂架與支配重 1 天

（2）拆卸拉桿與懸臂間鉸點、焊接鎬座 2 天

（3）頂懸臂拆卸左右兩個銷軸和拆除懸皮鉸點。 1 天

（4）頂升懸臂和軸承拆除安裝 2 天

（5）降懸臂安裝左右兩個銷軸和安裝懸皮鉸點。 2 天

（6）安裝拉桿與懸臂間鉸點、拆除鎬座 1 天

（7）拆除配重支架、拆除懸臂支架、試車、涂漆 1 天

從上面傳統施工方案可以看出，傳統更換軸承方案每次都需要制作工裝支撐懸臂取料機配重，每次都需要吊起取料機臂架懸皮張緊重錘并且拆卸懸臂皮帶機俯仰部分和固定部分間的連接鉸點銷軸，將臂架尾部頂起850mm左右。制作支撐配重的工裝支座就需要15萬左右，費用較大。而且每次都需要拆卸懸臂皮帶機俯仰部分和固定部分間的連接鉸點銷軸，造成工作量增大，維修時間增長，同時維修安全風險也明顯增加。

由于我公司生產作業計劃較為緊湊，如果停機維修時間太長，將嚴重影響到生產作業效率。因此我們通過不斷研究分析，改進了俯仰鉸點更換工藝，縮短了維修時間，也降低了維修成本和安全風險。

3 懸臂俯仰鉸點軸承的新型更換工藝

本改進方案摒棄了舊工藝中制作和搭建配重支架、拆卸臂架拉桿等復雜步驟，從而大大縮短了維修時間。為了消除鉸點處結構力，將臂架根部與L門柱直接焊接固定，再用氣割割開臂架外側耳板，從臂架外側耳板里面掏孔，擴孔至Φ834mm。擴孔完畢后空間總夠后，直接可以制作胎具頂出軸承和銷軸，安裝新的軸承銷軸。安裝完成后將提前制作好的鋼套與原擴孔后的臂架腹板焊接，完全焊接后安裝法蘭，法蘭通過螺栓與鋼套連接，法蘭內孔穿銷軸，外側用卡板固定銷軸。這種改造后由法蘭連接的耳板是為今后再次更換俯仰鉸點關節軸承的維修工作提供方便，同樣能產生縮短維修時間的效果，再次更換時應采取消除鉸點力的臂架固定方式。改造后鉸點如圖5所示。

改進后更換方案具體的施工步驟如下：

3.1 前期準備工作

按照圖紙制作加工臂架耳板鋼套、法蘭和銷軸，制作固定臂架根部的焊接工裝和頂鉸點銷軸的鎬座。如圖6(a)、(b)、(c)所示。

3.2 取料機臂架停放到修理架上并固定

將取料機行進至指定位置，對準修理架，放下臂架，臂架與修理架用銷軸固定。行走臺車用錨定固定，車輪用鐵鞋固定。

3.3 臂架根部與L門柱焊接固定

50噸吊車將制作好的固定工裝吊到臂架下方，施工人員使用手拉葫蘆將工裝安放在臂架根部與L立柱前側立面之間，滿焊，兩側可同時進行焊接。如圖7所示。

3.4 割除臂架外側耳板腹板

拆除臂架鉸點外側平臺格柵，潤滑油管。在臂架鉸點外側中心孔處架割規，用氣割按圖紙尺寸割除臂架外側耳板，將鉸點孔放大。

3.5 頂銷軸

拆除鉸點內側卡軸板、軸端擋板并使用50噸吊車將油鎬鎬座起吊至懸皮驅動平臺上，并將其安裝、焊接在鉸點內側。放置200噸千斤頂。臂架耳板與軸承座耳板用鋼板連接固定。使用已放置到位的200噸千斤頂，頂出銷軸。

3.6 頂出軸承、安裝軸承

拆去軸承兩側壓蓋、密封。制作壓板，用于頂鉸點內側定位套，將軸承座孔內關節軸承頂出。氣割將耳板內原軸承切割成三段后拆除。清理耳板內表面，有錘擊痕跡用直磨機打磨平整，去除毛刺、鐵銹，涂油。

確認臂架耳板割口尺寸，開出坡口，打磨清理坡口氧化皮。軸承座孔用粗砂布清理，測量檢查內孔尺寸和公差備用。用內徑千分尺Φ460，測量耳板內徑尺寸Φ460H7/f8配合公差。確認后，安裝自潤滑關節軸承。鉸點外側焊接鎬座，用壓軸承工裝將軸承安裝在座孔內，用兩根銅棒錘擊安裝到位，安裝油封，壓蓋。

3.7 安裝銷軸

50噸吊車將加長的新銷軸吊至安裝位置，穿入軸承內孔，焊接壓裝胎具，將鉸點軸從臂架內側耳板穿出，安裝內側軸承定位套，安裝內側卡軸板。安裝時注意銷軸加油孔朝向后方向偏下10度左右。

3.8 安裝外側耳板鋼套、法蘭，焊接鋼套

50噸吊車將連接好的鋼套法蘭吊到鉸點處，套至銷軸上，安裝卡軸板。焊接鋼套，焊接時要注意先進行定位焊接，并分層均勻焊接，單面焊要雙面成型，熔透焊，達到GBII級焊縫要求。

同樣的步驟拆裝焊接另一側鉸點。此處注意：待到一側耳板鋼套焊接探傷合格后拆裝另一側耳板。

3.9 拆除頂鉸點的胎具、加固臂架工裝，打磨鉸點處割除和焊接部位，恢復平臺格柵和潤滑油管線。

3.10 檢查、試車、涂裝

臂架俯仰試車，無異響，油管線布置加油順暢，螺栓緊固力矩合理，涂裝按底漆：富鋅底漆50微米；中間漆：環氧云鐵中間漆60微米；面漆：聚氨酯面漆50微米兩遍。

以上新工藝的施工工期為6天（每天工作10小時計算）

（0）開工前準備、焊接懸臂L支架 2 天

（1）放下臂架，固定臂架和焊接鎬座 1 天

（2）割除腹板和頂銷軸 1 天

（3）更換軸承。安裝鋼套、法蘭，焊接 1.5 天

（4）割除另一側腹板和頂銷軸 1 天

（5）更換軸承。安裝鋼套、法蘭，焊接 1.5 天

（6）拆除工裝支架，恢復設施，檢查、試車、涂漆 0.5 天

4 注意事項

（1）由于改造的是鉸點銷軸的固定部分，軸承座孔無變形，變形的是臂架回轉軸線與銷軸安裝后的軸線同軸度。此同軸度在原設計要求中不太明確，（可查找設計技術要求確認），由于采用的是關節軸承，此同軸度誤差（在一定范圍內）對關節軸承（球鉸）的回轉沒有影響。

（2）鉸點更換維修中臂架固定方式為臂架根部與L立柱用肋板焊接，經過設計驗算，確保安全可靠。

（3）鉸點在頂銷軸前有一側耳板內孔割除，鉸點力有部分殘留，對另一側耳板會有一定過盈摩擦力，拆卸中注意連接加固，拆卸后需對耳板孔適當修整，防止安裝過程中損傷軸承。

（4）改造后的耳板設置法蘭連接是為今后更換鉸點關節軸承方便，再次更換時應采取消除鉸點力的臂架固定方式。

5 結束語

本文通過改進原有的更換取料機臂架俯仰鉸點軸承工藝，形成了一套新型工藝。改進后的新工藝減少了舊工藝中許多繁雜且耗費工時的步驟，并且需要制作的工裝也更為簡單，因此新工藝可以大大節省維修資源、縮短維修工期。新工藝經過現場實際檢驗，使維修工期縮短了約50%，從而顯著提高了設備利用率和維修效率。

［1］邵明亮，于國飛，耿華.斗輪堆取料機[M].化學工業出版社,2007-01-01.

［2］王常鈺，張慧影.門式斗輪堆取料機與懸臂式斗輪堆取料機淺析[J].哈爾濱軸承,2010（02）.