斗輪堆取料機俯仰機構故障分析及處理方法探討

張克純

摘 要：斗輪堆取料機是一項連續性、高效率、低消耗的散料裝卸機械，其在電廠、港口等裝卸煤炭、礦石大型原料廠中得到了普遍應用，懸臂式斗輪堆取料機中的主要承載構件斗輪在臂架、頭部、斗輪的轉動和臂架的俯仰等多方面中共同完成取料工作，液壓系統與臂架俯仰系統受力變化的平穩性相符合，為液壓缸的上腔增加背壓，保持臂架在俯仰期間運行平穩，沒有異常，不會出現沖擊現象。

關鍵詞：斗輪堆取料機;俯仰機構;故障分析和處理

斗輪堆取料機是一項大型連續性的散料處理設備，因為機構動作靈活，對場地要求低和作業范圍廣等優勢而受到各項領域的廣泛重視，不過其針對某個項目客戶要求特殊工況等設計制造的特征，斗輪堆取料機的設計研發往往是單件小批量生產。伴隨著科學技術的不斷創新和改進，基于有限元設計最優化方式、可靠性設計等廣泛應用，對散料輸送機械加以優化是極為關鍵的，只有設計出符合客戶需求和經濟適宜的產品，才可以促使企業良好運行，實現基本的發展目標。本文主要以斗輪堆取料，俯仰機構為研究對象，在確保整體強度和剛度的基礎上，減輕了俯仰機構的總重量，減少了成本輸出，經過相關探究，能夠有效的應用到散料輸送機械設計方面提升穩定性，降低產品生產制造成本，未來發展前景良好。

1、對于斗輪堆取料機的論述

斗輪堆取料機是目前應用的一項大型連續性散料處理成套設備，和料場地面皮帶機組形成了散料運輸系統，斗輪堆取料機利用斗輪連續性取掉，把物料在一定的運輸路線上，從裝載地點以恒定的速度和變化速度加以運輸。我國對于該項連續性、生產效率提高的大型機械重視程度非常高，該項設備在冶金、礦山、交通等多方面中得到了普遍應用。通過分析來看，斗輪堆取料機依照結構化分為兩種類型，分別是臂架式和橋架式，因為懸臂式的斗輪堆取料機有著工作結構靈活和作業范圍廣以及對場地要求低的特征，因此成為了常用的一項大型機械設備。懸臂式斗輪堆取機也是以斗輪挖掘機為原型，在這一基礎上進行改進的，屬于斗輪挖掘機發展中的一項分支，懸臂式的斗輪堆取料和斗輪挖掘機兩者結構是一樣的，運行原理也是相同的，不過工作對象不一樣，斗輪挖掘機主要是挖掘原始狀態下的煤層，要求挖掘能力大，屬于采掘機械，懸臂式的斗輪堆取料則是裝卸，已經被采掘的礦石煤炭等物料挖掘能力小、要求低，屬于裝卸機械。堆取料占據的地位和扮演的角色是非常重要的。發展趨勢也逐漸朝著大型化，智能化方向發展。其中推動堆取料機發展的因素表現為以下幾點，第一，冶金工業的不斷發展，促使堆取料機呈現出了大型化特征，基于世界一體化的發展，我國對于鋼鐵需求量增高，礦石產業開采和運輸行業也隨之發展了起來。第二，礦石運輸業為了將經濟效益發揮到最大化，傳播載荷質量越來越大堆，取料機的能力也必須隨之提高，為了符合基本要求，堆取料機逐漸朝著大型化方向發展。第三，料廠整體效率提升。堆取料機逐漸智能化。實現全面自動化，料場系統的關鍵在于實施堆取料機的自動化，只有堆取料機實現自動化，才可以達到整個料場系統的自動化，系統自動化以后，能夠提升調查的生產效率，減少污染，節省成本輸出，降低故障出現概率，確保系統高效率運行。而且斗輪堆取料機生產效率特別高，由專門的工作機構進行堆料和取料，堆料和輸送工作是同步開展的，工作機制為連續性作業，生產率特別高，能夠節省作業時間，維護工作量非常少，操作簡便，安全可靠，投資節省。

2、斗輪堆取料機俯仰機構故障分析

經過相關工作狀態探究來看，堆取料機懸臂出現了左右交替、下降劇烈的振動現象，因為臂架長時間受到交變載荷和沖擊載荷的影響，因此加劇了懸臂疲勞失效，整體穩定性缺失，為后期埋下了嚴峻的安全隱患。為了了解到產生振動的主要原因，確保設備性能以及維護人員自身安全性，可以采取模塊信號采集系統，實施俯仰液壓缸鉸點部位的測試工作，分析應力變化，并且提出合理的解決方式。在測試中了解到，臂架下浮到水平位置附近存在著扭振問題，左右液壓缸焦點部位應變不一致，差別非常大，應變曲線發生變化是因為液壓缸壓力交替變化引起的。通過分析來看，產生的原因表現在以下幾點，在設備投入使用以后，俯仰液壓系統經過多次維護改造。動臂下降過程中，液壓油進入液壓缸上腔壓力從溢流閥調定，液壓缸下腔節流閥開啟，在液壓油回油壓力下降到相應值以后，液控單向閥在控制壓力作用下，開啟油壓缸下腔回油，動臂下降。由于節流閥的業主作用和平衡重力的需求，因此壓力上升到一定值的情況下，壓力反用于控制活塞，造成控制壓力不足而導致液控單向閥關閉，關閉以后，壓力再次下降到一定值，控制壓力又開啟液壓單向閥，如此反復操作，動臂下降環節不具備穩定性，引起了振動問題，閥件個體的差別和臂架的柔性，鋼結構造成左右液壓缸負載交替變化，引起閥的啟閉伴隨著液壓缸負載的變化而隨之變化，這是因為負載對控制活塞的阻尼過大引起的，無獨立卸油口的液控單向閥為那卸結構控制活塞開啟送到由口壓力的發酵作用，阻止單向閥開啟，臂架下降，需要保持臂架自重的平衡性，并且也離不開較大的控制油壓，兩者需要的控制壓力差別特別大，較小的情況下可以使用內泄式液控單向閥，較大的情況下則是應用獨立外泄口的液控單向閥。

3、實施方案的制定和落實

通過探究液壓系統運行性能來看，使用獨立外線口的液控單向閥具備改動性小、經濟性良好的特征，具體實施方式表現在以下幾方面，第一，更改現有的液控單向閥。第二，液控單向閥和油路塊之間增設過渡閥塊，該項閥塊中設置一個外接泄口。第三，將加長螺栓安裝到單向閥中。第四，在油塊側面連接的回油管法蘭和油路塊之間增加過渡塊，開啟泄油口。第五，采取以上方式進行改造，合理控制壓力，與標準要求相符合，經過改造以后，檢驗左右液壓缸角點部位的應變情況，俯仰過程十分穩定，臂架下浮到達水平位置附近的扭振現象消失，臂架俯仰停止以后，由于慣性作用引起的沖擊，在支座處的應力變化一致，也沒有發生交替變化現象。兩個過渡之間的卸油口使用管路相互連接。

4、分析方法

當前階段，可以采取有限元分析方式有效的探究斗輪堆取料機的撫養結構情況，該項研究方式的優勢，可是該種類型的方式也有著一些缺點存在。如果一味地將斗輪堆取料機俯仰機構的各項部件連接部分構建有限元模型將會增加原來撫養結構的復雜性，這樣的話，該項模型不僅無法產生良好的簡化效果，還會因為涉及到諸多的計算產生錯誤結果，影響到最后設計。并且斗輪堆取料機俯仰機構包含了斗輪臂架上部結構，這些結構相互連接和設備自身也有著密切的聯系性。在調整階段中，要想實現優化設計目標，就必須綜合性考慮到設備實際運行情況。

5、結語

從以上論述來看，文章中主要利用應力測試分析了堆取料機臂架俯仰故障情況，探究了故障產生原因，制定了完善的設計方案。經過改造以后的俯仰控制系統運行穩定性良好，原有的故障現象徹底消除，取得了良好的效果，可以確保設備處于安全運行的狀態。

參考文獻：

[1]胡桂花，田野，王媛媛，畢前前.斗輪堆取料機俯仰機構故障分析與處理[J].礦山機械，2021，49（08）：67-68.

[2]徐陳龍.斗輪堆取料機回轉支承磨損分析與更換[J].礦山機械，2021， 49（07）：68-70.

[3]任志剛.斗輪堆取料機常見故障的處理及預防[J].現代制造技術與裝備，2021，57（05）：99-100.

[4]徐萬鑫，李景恒，杜海.斗輪堆取料機液壓傳動與控制技術現狀及發展[J].礦山機械，2020，48（09）：1-7.