取料機主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊原因分析及處理

楊功曉，馬倩

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州 450015)

取料機主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊原因分析及處理

楊功曉，馬倩

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州 450015)

條形料場取料機是一種環保的大型機械設備，鏈條的張緊好壞直接會影響條形料場取料機的正常運行。通過預緊力和最小預緊力的計算公式，可以對張緊油缸進行選型，選擇合適的缸徑和油缸壓力。分析認為主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊主要是操作不當造成的，針對以上問題給出了相應的解決方案。

取料機；鏈輪張緊；鏈條；預緊力；缸底座；開焊

0 引言

哈密徐礦條形料場采用MQ1200/68門架式刮板取料機，物料安息角為35°～38°，取料能力為1 200 t/h，最大跨度68 m，取料行走速度2～9 m/min(大車行走電動機頻率50 Hz)，大車取料行走電動機為變頻電機，取料作業工藝為連續取料。進行連續取料作業時，行走機構、卷揚系統和刮板取料系統均處于工作狀態，取料機在沿軌道行走的同時，刮板取料系統在料堆區域取料，卷揚系統在取料機每完成一個單向行程后，控制取料臂下降一個設定高度，取料機重新反向運行，重復前一取料過程至該取料區域另一行程控制點，如此循環往復直至該取料區域物料全部取完。投入使用后，取料機出現一些問題，本文將對現場主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊等問題進行理論分析和研究，并給予相應的解決方案。

1 主耙張緊輪脫軌

刮板鏈為一彈性體，運行時因受到拉力會產生彈性伸長和形變等問題，通過液壓油缸張緊裝置保證堆料機在輸送過程中鏈條始終保持足夠的張力，從而保證設備正常運行。然而在現場調試過程中，卷揚機處在高限位時(如圖1所示)，液壓油缸伸縮桿處在行程上限位置，鏈條預緊力過緊，導致張緊裝置軸承未能進入主耙下軌道，造成張緊輪脫軌。

圖1 主耙張緊輪安裝示意

鏈條預緊力很大程度上取決于油缸伸縮長度，出現鏈輪脫軌的主要原因是油缸伸縮行程過大，導致預緊力過大。因此，對液壓張緊輪受力進行理論分析研究，確定合適的油缸伸縮行程和預緊力調節范圍變得尤為重要。

取料機運行示意圖如圖2所示。左側鏈輪為從動鏈輪，右側鏈輪為驅動鏈輪。取料機刮板運行的軌道鋪設在機架上，上下有2條軌道。驅動裝置驅動右側的驅動鏈輪，通過鏈輪與鏈條的嚙合，鏈條帶動刮板沿著軌道運行，刮板分層刮取物料。上邊鏈條和刮板空載運行，下邊鏈條和刮板直接刮取物料。刮板刮取物料沿著機架的下軌道方向運行，物料最終落入中心料斗，落到地下廊道帶式輸送機的輸送帶上被運走。

圖2 取料機最高限位鏈條張力示意 (α為俯仰角度)

相關科研人員對取料機鏈條所需預緊力進行了

分析研究：張海鰲[1]對煤礦井下刮板輸送機鏈條的初張力和緊鏈力進行了分析，得出了具體的計算公式；徐光明，毛君等[2]探討了刮板輸送機運行中鏈條張力分布及預張力的計算，并設計了一種簡單的檢測機頭最大張力的方法；唐興華[3]對取料機鏈條進行受力分析，推導其張緊力的計算方法，并對計算結果進行進一步研究，探討了最小張力問題；丁守坤[4]論述了刮板輸送機牽引鏈鏈條機械特性，以及預張力和牽引鏈條負載運行時張力的概念，并給出預張力的計算方法和伸縮機尾緊鏈油缸的推力和行程。通過上述相關人員的研究，可以得到鏈條的預緊力計算公式和最小預緊力公式

(1)

(2)

式中：F為預緊力；F1，F2，F3，F4分別為輸送機制板鏈條上4個特殊點的張力(如圖2所示)；Fmin為最小預緊力；μ為軌道與鏈條之間的摩擦系數；G為鏈條和刮板的自重；Gw為物料的自重，可以根據取料出力進行推算；P為取料機軸功率；η為刮板機的傳動效率，刮板機傳動效率應為電動機的傳動效率、減速器的傳動效率和鏈條傳動效率的乘積；v為刮板運行速度，即鏈條的設計運行速度。

由式(1)可以看出，刮板鏈條所需預緊力為輸送機刮板鏈條上4個特殊點張力的算術平均值，只要求出4個點的張力，就可以得出鏈條所需的預緊力。雖然給出了鏈條預緊力的計算公式，但由于鏈條運行過程中受力極為復雜，不同工況下鏈條對應不同的阻力，鏈條的張緊力是動態變化的，而在實際工程應用中，需要明確張緊力的具體數值。因此，有必要對其進一步深入研究，探討其可能存在的臨界值。

根據式(2)得到的最小張緊力可以對張緊油缸進行選型，以選擇合適的缸徑和油缸壓力。通過可伸縮機尾緊鏈油缸對刮板鏈進行準確、安全緊鏈等操作，及時調整鏈條預張力。然而，通過鏈條預張力自動調節機尾還在進一步完善中，目前多采用人工操作調節鏈條預張力。具體的操作如下。

(1)手動操作提升卷揚使主副耙角度與煤堆角度基本一致，此時主副耙一般位于最高限位，原則上主耙吃料深度不得大于耙板的1/2。

(2)在操作屏上選擇液壓張緊自動運行2 min后，選擇手動。

(3)若主副耙油缸壓力上限或壓力下限指示亮起紅色，表示油缸張緊已經到位或主耙鏈條過緊(這種現象為上次取煤后主耙油缸未手動縮回)，請手動縮回主耙油缸，具體方法為先啟動主耙收回按鈕，再啟動油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕，完成以上操作后再按(2)進行操作。

(4)主耙能夠吃料后，旋轉自動手動旋鈕使取料機自動運行，設置取料參數。

(5)按照電廠所需煤量選擇取料量，目前可供選擇的取料量為400，600，800，900，1 000，1 200 t/h。

(6)以上參數設置完成后，使取料機自動運行取料。

(7)取料完成后，手動縮回主耙油缸，具體方法為：先啟動主耙收回按鈕，再啟動油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕(特別注意手動時副耙油缸禁止操作)。

(8)取料時大車不能往西運行但能往東運行，或大車不能往東運行但能往西運行，且操作屏上防撞指示亮起，此時為防撞開關碰到煤堆，請在操作屏上點擊故障復位按鈕。若點擊后此種現象仍未消除，請檢查主副耙上防撞開關，手動復位(防撞設施上接近開關的紅色指示燈亮起，表示復位成功)。

2 油缸底座開焊

液壓油缸底座栓接在主耙支架上，如圖1所示。高限位時，主耙油缸張緊，當主副耙從高限位向下下降時，主耙鏈條越張越緊，導致張緊輪向上翹起，進而帶動油缸向上翹起，使其油缸缸體與底座焊接處開焊。針對這種問題進行分析，并從中找出解決方案。

當卷揚機提升主副耙處于高位且主耙鏈條處于張緊狀態時，鏈條及鏈輪的受力如圖 3所示。此時F1>F2，當卷揚機提著主副耙下降時，由于主耙鏈條處于張緊狀態，油缸鎖缸狀態未解除，在下降過程中F1增大，F2減小，張緊輪軸在F1，F2作用下發生轉動，使角γ<180°，如圖4所示。此時，油缸中心線與鏈輪軸中心線不在同一平面上，使油缸受到垂直于軸線的拉力F3，F3隨著主副耙下降而增大，當F3造成油缸底座與缸體的拉應力大于缸底座與缸體焊接材料應力時，油缸缸體與底座焊接處開焊。

圖3 高限位時鏈條張緊狀態

圖4 采樣值比率差動動作特性曲線

通過上述分析可知，取料機油缸底座開焊的主要原因是，取料機取料完成后操作人員并未手動縮回主耙油缸伸縮桿，導致主耙鏈條一直處在張緊狀態，以至于在下降過程中造成油缸底座與缸體的拉應力大于缸底座與缸體焊接材料應力，油缸缸體與底座焊接處開焊。具體的解決方案為：取料完成后，先啟動主耙收回按鈕，再啟動油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕，讓伸縮桿在取料機下降的過程中縮回油缸，當取料機下降到具體位置時，再重新啟動油缸按鈕使其運行。

3 結論

(1)通過預緊力和最小預緊力的計算公式可以對張緊油缸進行選型，選擇合適的缸徑和油缸壓力。通過可伸縮機尾緊鏈油缸對刮板鏈進行準確、

安全緊鏈等操作，及時調整鏈條預張力。

(2)主耙張緊輪脫軌和油缸底座開焊，是由于主副耙從高限位向下下降的過程中未手動縮回主耙油缸，具體處理方法為先啟動主耙收回按鈕，再啟動油泵，2 min后按油缸停止按鈕和油泵停止按鈕，使取料機在下降過程中伸縮桿縮回到油缸中。

[1]張海鰲.刮板輸送機鏈條的初張力和緊鏈力[J].煤礦機械,2003,24(10):40-41.

[2]徐廣明,毛君.刮板輸送機鏈條張力分析與計算研究[J].煤礦機械,2007,28(7):1-2.

[3]唐興華.圓形料場取料機鏈條張緊分析研究[J].煤礦機械,2013,34(10):116-117.

[4]丁守坤.重型刮板輸送機預張力的計算及伸縮機尾緊鏈油缸的確定[J].煤礦機械,2010,31(10):3-6.

(本文責編：白銀雷)

2016-08-29；

2017-04-04

TH 227

B

1674-1951(2017)04-0046-02

楊功曉(1978—)，男，河南伊川人，工程師，從事重鋼結構及散料輸送機械的設計和研究工作(E-mail:yangxg@chec.com.cn)。

馬倩(1988—)，女，河南新鄉人，工程師，工學碩士，從事散料輸送機械的設計和研究工作。