斗輪機俯仰裝置的改進設計闡述

鄒威

摘要：在我國工業化發展水平逐漸提升的形勢下，作為一種大型運輸設備，斗輪堆取料機在各大港口中的應用也越來越廣泛。且在實際應用過程中，雖然表現出了運輸效率高、環保性能好、安全系數高、能源消耗小等諸多特點，但也暴露出了俯仰裝置設計不合理的問題。基于此，本文重點針對斗輪機俯仰裝置的改進設計進行了詳細的分析，以供參考。

關鍵詞：斗輪機，俯仰裝置，設計改進

在港口這種大型運輸場所中，斗輪堆取料機已經成為必不可少的一種散料裝卸設備之一。根據多年的使用經驗，發現斗輪堆取料機的應用雖然具有高效、節能、低損耗特點，但是由于體積過于龐大，斗臂過長以及負荷量過大等問題的存在，其產生的慣性也非常大。如果不能對慣性進行妥善的處理，將會出現斗臂振動過大，設備無法正常運行的問題。在這種情況下，應當對斗輪機的俯仰裝置的液壓油路系統進行重點的分析與改造。

一、斗輪機俯仰裝置液壓系統設計的缺陷

俯仰裝置液壓系統設計缺陷是現階段絕大多數斗輪機都存在的問題。在不深入研究液壓缸的情況就直接投入使用的情況極為普遍，所以斗輪機在日常運行過程中，普遍存在著各種各樣的、原本可以有效消除的質量隱患和安全隱患。而斗輪機在日常運行過程中發生頻率最高的懸臂液壓故障，主要包含以下三種：第一振動故障、第二噪音故障、第三使用情況等。如果這些故障得不到徹底的解決與消除，那么設備的運行質量將會受到嚴重的影響。甚至，如果斗輪機受損嚴重，還可能會威脅到設備操作人員的身體健康和生命安全。近幾年來，雖然相關人員改進了設備的運行效率和功率，降低了相關故障的出現幾率，但是依然沒有從根源上解決這些問題，只是對這些問題的預計范圍進行了控制。如果不對斗輪機俯仰裝置進行改進設計，這些問題將得不到徹底的解決，整個設備的運行效率就會降低。由此可見，斗輪機俯仰裝置的設計缺陷，已經對港口的運輸工作效率和工作質量的提升產生了嚴重的影響。

二、斗輪機俯仰裝置運行問題的產生原因

在斗輪機的日常運行過程中，如果俯仰裝置出現問題故障，那么將會出現懸臂振動和懸臂噪音兩種現象。這兩種現象的出現，不僅與外界環境、溫度與負載有著直接的聯系，還受到了液壓缸內部的氣體的影響。

（一）環境溫度

一般情況下，斗輪機的運行以露天作業為主，所以其在運行過程中，外界溫度環境是最不容忽視的一個因素。如果外界環境溫度較低，那么斗輪機的液壓油粘稠度就會偏高。如果液壓油的粘稠度過高，那么平衡閥在控制油路的時候，就必須要對控制阻力進行調整，保證懸臂架的穩定性，避免出現嚴重的噪音污染。如果外界環境溫度較高，那么液壓油的粘稠度就會偏低。這樣一來，油液的阻力就會明顯降低。此時，如果操作人員沒有對斗輪機進行及時、系統的調整，那么油路管道上的壓力就會降低。斗輪機在運行過程中受到的壓力驟然縮小，必然會出現振動和造影，甚至使整個設備的安全運行受到威脅。

（二）負值負載

如果斗輪機的運行情況比較特殊，在測定的時候，斗輪臂架一直都承載著較大的荷載。如果荷載過大，那么斗輪機懸臂在移動到平衡位置的時候，就會因為無法承受相應的配重作用而出現液壓缸負載問題，甚至改變負載方向。在負值負載的作用下，元件就會遭到大幅度拉伸。而進油腔里的液體將會很難承受住拉力。在這種情況下，活塞運動速度就會越來越快，甚至出現失控局面;進油量嚴重降低，進油腔壓力突然降低，液體被拉斷，整個液壓缸就會出現異常的噪音問題。

（三）液壓油中的氣體

液壓油中主要有兩種氣體，一種是溶解的空氣，另一種是摻雜的空氣。在某一特定的溫度下，液體中溶解的氣體的體積與壓力之間存在著正比關系。當壓力變大的時候，溶解的氣體也會有所增加。如果壓力降低，油液中的空氣就會被分離出來，并形成直徑在0.25mm--0.5mm之間的氣泡。摻雜在液體中的空氣就會以氣泡的形式在油液中懸浮。如果油液的絕對壓力偏低，甚至與油液的空氣分離壓力持平，那么油液中的多余空氣就會被迫析出，并以微小氣泡的形式聚集在油液中心，并逐漸膨脹，形成大氣泡，數量越來越多。如果油液中的氣泡數量過多，油液的流動性就會降低，直至出現噪聲和振顫。如果氣泡發生破裂，那么還有可能沖擊局部，引起金屬疲勞。

三、斗輪機俯仰裝置的改進設計

在了解了斗輪機俯仰裝置的設計缺陷，了解了斗輪機俯仰裝置在運行過程中的常見故障及其形成原因之后，就可以對斗輪機俯仰裝置進行針對性的改造。由于俯仰液壓系統中的液壓缸背壓問題是根源，所以為了解決這一問題，可以將一只單項節流閥安裝到斗輪機的懸臂俯仰俯仰液壓缸后腔油路上，從而對回油路節流進行有效的調節。與此同時，還要注意將進油路全部打開，不做節流處理[1]。

通過這樣的改進設計，斗輪機液壓系統的運行就會發生改變。如果后腔進油，那么后腔所有的單向節流閥都會打開，即所有進油路打開，使活塞桿伸出，進而斗輪機懸臂上升。如果前腔進油，即回油路進油，那么后腔的單向節流閥節流，即回油路節流，使活塞桿收回，進而斗輪機的懸臂下降。在這種運動情況下，斗輪機下降回油路的節流閥就會在局部位置產生阻力，液壓缸回油腔出現背壓，且隨著運動速度的加快而增大，背壓的力量的就會形成一定的阻尼力[2]。

四、斗輪機俯仰裝置的改進設計效果

（一）壓力控制回路方面的效果

在對斗輪機俯仰裝置進行改進設計之前，以平衡閥保壓為主。但是，平衡閥是滑閥控制，會產生較大的內泄量，所以如果設備沒有運行，那么受到懸臂架重力作用的影響，液壓缸也會有所下降，進而降低斗輪機的穩定性。當液壓缸不在繼續運動的時候，管路就需要承受相應的壓力。而這一壓力與液壓缸承受的壓力相同。所以，這種設計很難保護液壓缸的過載。而經過改進設計后的斗輪機俯仰設計，使用的是電磁溢流閥，這是一種安全系數非常高的控制閥。當電機啟動的時候，電磁溢流閥就會供電，溢流閥打開進行卸荷處理，此時液壓泵的負荷為零。如果在最大流量的環境下啟動，液壓油通過溢流閥的流量就會達到最大，流回到油箱之后，就會產生相應的熱量，在沒有任何動作的條件下，液壓缸就會自動停機。而電磁溢流閥也會暫停供電，溢流閥關閉，系統壓力就會重新建立[3]。

（二）方向控制回路方面的變化

在對斗輪機俯仰裝置進行改進設計之前，在方向控制回路方面使用的主換向閥以直動式換向閥為主。但是，由于系統流量過大，所以只要一調整方向，都會產生較大的沖擊力。而對斗輪機俯仰裝置進行改進設計之后，在方向控制回路方面使用的主換向閥以先導式換向閥為主。這種換向閥可以對主閥芯換向速度進行最大限度的控制，避免沖擊力過大，影響設備的正常運行[4]。

五、結語

綜上所述，斗輪機在港口運輸領域有著極為廣泛的應用。但是，斗輪機俯仰液壓系統的完善與穩定會對斗輪機的正常運行產生直接的影響。鑒于傳統的斗輪機俯仰裝置在運行過程中存在著噪音、振動等方面的問題，所以非常有必要將一只單項節流閥安裝到斗輪機的懸臂俯仰俯仰液壓缸后腔油路上。與此同時，為了不斷的提升斗輪機的運行性能，我們還要不斷的借助先進的科學技術對斗輪機整機進行優化和升級。

參考文獻：

[1]曹賀.斗輪機俯仰裝置的改進設計[J].科學與財富，2017，（10）：42-42.

[2]張樹敏.斗輪機俯仰裝置的改進設計[J].黑龍江科技信息，2011，（15）：12.

[3]杭州集益科技有限公司.斗輪機俯仰角度檢測裝置：CN201620081630.0[P].2016-08-17.

[4]韓鋒，李婷婷，仲帥林.斗輪機與堆料機液壓缸的比較[J].企業技術開發（學術版），2011，30（12）：80，86.