單點(diǎn)浮動(dòng)支撐式驅(qū)動(dòng)在臂架皮帶機(jī)中的應(yīng)用

李利慧，周 寬，蘭漢聰

（神華粵電珠海港煤炭碼頭有限責(zé)任公司，廣東珠海 519000）

0 引言

斗輪堆取料機(jī)是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散狀物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備，廣泛應(yīng)用于港口、冶金、鋼鐵廠、儲(chǔ)煤廠、發(fā)電廠等散料（礦石、煤、沙石、焦炭）儲(chǔ)存料場(chǎng)的堆取作業(yè)。斗輪堆取料機(jī)主要承擔(dān)散料的堆存和挖取，即通過(guò)斗輪進(jìn)行取料，將物料轉(zhuǎn)運(yùn)到船艙、高爐、料場(chǎng)等地方，或?qū)⑵渌胤降拿悍聪蜻\(yùn)行把物料堆存到堆場(chǎng)。臂架帶式輸送機(jī)是整個(gè)輸送鏈必不可少的環(huán)節(jié)，而驅(qū)動(dòng)裝置是輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到輸送機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此選用合理的驅(qū)動(dòng)形式至關(guān)重要。

珠海港神華碼頭堆場(chǎng)共有8 臺(tái)堆取料機(jī)，由華電重工設(shè)計(jì)建造，于2013 年投入使用，堆取料機(jī)額定取料能力3000 t/h，額定堆料能力5400 t/h，臂架長(zhǎng)47 m，臂架俯仰范圍-12°～7°。臂架帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用單點(diǎn)浮動(dòng)支撐，驅(qū)動(dòng)滾筒與減速機(jī)軸采用剛性聯(lián)軸器連接，驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、液力耦合器、制動(dòng)器、減速機(jī)、凸緣聯(lián)軸器等（圖1）。

1 選用單點(diǎn)浮動(dòng)支撐式驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)

（1）延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)裝置的壽命。處于不同角度工作的臂架帶式輸送機(jī)通過(guò)浮動(dòng)支撐銷軸的調(diào)整，保證減速機(jī)處于水平位置，有利于減速器、耦合器等潤(rùn)滑油面處于水平狀態(tài)，同時(shí)由于浮動(dòng)支撐為銷軸連接，可減少減速器的附加力矩，延長(zhǎng)裝置壽命。

（2）降低了對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置安裝平臺(tái)的尺寸與精度要求，縮小了基礎(chǔ)的支撐面積。安裝驅(qū)動(dòng)滾筒軸承座的基礎(chǔ)和單點(diǎn)支撐基礎(chǔ)的高度誤差對(duì)傳動(dòng)精度影響低，這就降低了對(duì)基礎(chǔ)相對(duì)高度的尺寸精度要求。

（3）減振作用。由輸送帶張力的變化及制造安裝誤差所引起的驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)不會(huì)傳遞到基礎(chǔ)上。

2 懸臂驅(qū)動(dòng)裝置在運(yùn)行中的故障及原因分析

設(shè)備投入使用后，多臺(tái)堆取料機(jī)懸臂驅(qū)動(dòng)支座平臺(tái)有明顯晃動(dòng)，運(yùn)行半年發(fā)生驅(qū)動(dòng)滾筒軸、凸緣聯(lián)軸器、減速機(jī)輸出軸斷裂事故（圖2、圖3）。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)和斷軸事故分析，造成上述問(wèn)題的原因主要有3 個(gè)。

圖1 驅(qū)動(dòng)裝置

圖2 滾筒軸斷裂

圖3 減速機(jī)輸出軸斷裂

2.1 單點(diǎn)浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置撐桿設(shè)計(jì)存在缺陷

驅(qū)動(dòng)裝置撐桿原設(shè)計(jì)為上、下各一鉸點(diǎn)，在設(shè)備試運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)支座晃動(dòng)明顯（圖4）。分析原因認(rèn)為，此結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，且在撐桿安裝垂直度與對(duì)中性要求較高，安裝精度控制對(duì)驅(qū)動(dòng)支座穩(wěn)定性有很大影響。為解決晃動(dòng)問(wèn)題，撐桿形式更改為上、下各兩絞點(diǎn)（圖5）。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)支座擺動(dòng)問(wèn)題改善效果顯著，但存在過(guò)度約束問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)滾筒軸在徑向受交變力的影響而發(fā)生斷裂。

綜合上述兩種方案，撐桿形式最終更改為上一絞點(diǎn)（有關(guān)節(jié)軸承）、下兩絞點(diǎn)的形式（圖6）。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，此形式不僅解決了驅(qū)動(dòng)支座晃動(dòng)問(wèn)題，還不會(huì)造成附加約束，改造效果良好。

圖4 上、下單絞點(diǎn)示意

圖5 上、下兩絞點(diǎn)示意

2.2 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原因

由于現(xiàn)場(chǎng)考慮驅(qū)動(dòng)裝置整體拆卸方便，懸臂皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)采用了滾筒與減速機(jī)軸之間采用剛性聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器本體長(zhǎng)621 mm，使驅(qū)動(dòng)裝置懸掛距離較大，與常規(guī)型式（滾筒軸與減速機(jī)采用空心軸帶鎖緊盤(pán)）相比，滾筒軸除了承擔(dān)運(yùn)行扭矩，還承擔(dān)較大的徑向力和彎矩，更易發(fā)生擺動(dòng)。但重新設(shè)計(jì)減速機(jī)與滾筒軸連接方式，現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)成本較高，暫不做此變動(dòng)。

圖6 上一、下兩絞點(diǎn)示意

2.3 驅(qū)動(dòng)滾筒軸設(shè)計(jì)存在薄弱環(huán)節(jié)

滾筒軸原設(shè)計(jì)在軸端位置有定位軸肩，不過(guò)軸肩位置因截面變化存在應(yīng)力集中，綜合安裝方式使軸承受較大的徑向力和彎矩，易造成軸肩處疲勞斷裂（圖7）。

重新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)滾筒軸，取消軸端定位軸肩設(shè)計(jì)，消除薄弱處的應(yīng)力集中。

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置浮動(dòng)支撐形式改造、驅(qū)動(dòng)滾筒軸結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)徹底解決了驅(qū)動(dòng)支座晃動(dòng)明顯和驅(qū)動(dòng)滾筒斷裂的問(wèn)題。

3 懸臂驅(qū)動(dòng)在安裝中需注意事項(xiàng)

3.1 保證驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同軸度和安裝精度

驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)、減速機(jī)輸出軸與驅(qū)動(dòng)滾筒軸連接處同軸度偏差大也是導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)支座晃動(dòng)明顯、驅(qū)動(dòng)滾筒軸斷裂的原因，所以在安裝和維修驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)如對(duì)電機(jī)、減速機(jī)和液力偶合器有拆裝，必須保證電機(jī)軸與減速機(jī)高速軸的同軸度，必須重新調(diào)整并達(dá)到液力偶合器的安裝精度要求：端面圓跳動(dòng)公差和徑向圓跳動(dòng)公差均為0.3 mm。驅(qū)動(dòng)滾筒軸和齒輪箱輸出軸通過(guò)凸緣聯(lián)軸器聯(lián)接，為保證兩者的同軸度，根據(jù)JB/T 4149—2010《臂式斗輪堆取料機(jī) 技術(shù)條件》，對(duì)剛性聯(lián)軸器的安裝精度要求為：端面圓跳動(dòng)公差為0.05 mm，徑向圓跳動(dòng)公差為0.08 mm。

圖7 滾筒軸肩

3.2 保證聯(lián)軸器脹緊套連接可靠

脹緊連接是依靠高強(qiáng)度螺栓使脹套與軸間或套間包容面產(chǎn)生正壓力，產(chǎn)生摩擦力，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷傳遞的一種無(wú)鍵連接裝置。若在連接中脹套螺栓壓緊力不夠，導(dǎo)致脹緊套與軸產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)造成驅(qū)動(dòng)滾筒軸的損壞，所以在脹緊套安裝時(shí)必須依照安裝步驟保證安裝到位，螺栓擰緊力矩達(dá)規(guī)定數(shù)值。

（1）安裝前必須仔細(xì)地用酒精或丙酮清洗傳動(dòng)軸的外表面及空心軸內(nèi)表面，保證連接面無(wú)任何潤(rùn)滑劑。縮緊盤(pán)套到空心軸外表面之前，必須仔細(xì)清洗表面，并涂上一層薄潤(rùn)滑油，縮緊盤(pán)必須套在空心軸外表面平直段的中間位置。

（2）檢查無(wú)誤后可以套裝就位（符合要求位置），即可用手?jǐn)Q緊3～4 個(gè)等間距的螺栓（或螺釘），擰緊時(shí)要保證2 個(gè)法蘭盤(pán)相互平行，隨后用手?jǐn)Q緊所有螺栓。

（3）使用力矩扳手依次按對(duì)角、交叉均勻地?cái)Q緊。力矩扳手依次按照1/3MA、1/2MA 和MA 的力矩值調(diào)整，每個(gè)螺栓每次約擰90°，直達(dá)到規(guī)定的扭矩值。

4 總結(jié)

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置浮動(dòng)支撐形式改造、驅(qū)動(dòng)滾筒軸結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)徹底解決了驅(qū)動(dòng)支座晃動(dòng)明顯和驅(qū)動(dòng)滾筒斷裂的問(wèn)題。目前單點(diǎn)浮動(dòng)支撐驅(qū)動(dòng)裝置廣泛應(yīng)用于堆取料機(jī)懸臂帶式輸送機(jī)上，但每臺(tái)設(shè)備驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)有所差異，只有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析、總結(jié)，才能找到合適的解決辦法。