螺旋卸船機垂直臂螺旋更換方法及維修工藝研究

葉帥，胡光躍

（1.國家能源集團泰州發電有限公司，江蘇泰州 225327；2.浙江天新智能研究院有限公司，杭州 310030）

0 引言

隨著我國經濟發展水平的持續提升，船業運輸得到了更為廣泛的關注，作為卸船作業中最常見的設備之一，螺旋卸船機狀態是保證作業質量與效率的關鍵。當前，螺旋卸船機在船業運輸領域中發揮出十分關鍵的作用，主要應用于水泥、礦粉、煤料、化肥等散裝物料的卸船工作中，作為螺旋卸船機的核心部件，垂直螺旋機構的運行狀態將會直接影響到螺旋卸船機工作的穩定性與可靠，因此有必要針對相關內容展開研究。根據以往的經驗來看，通過螺旋卸船機開展作業的整體運輸環節都處于封閉狀態，具有作業效率高、污染小的優勢，而且可以保證距艙底30～50 cm處可以一直處于滿負荷工作狀態。然而在以往的研究過程中，更多強調關于垂直螺旋機構的構成與應用，對于其更換及維修的研究則相對較少。在這樣的情況下，有必要針對垂直螺旋機構驅動部件、螺旋筒體、旋轉螺旋、支撐部件等各環節的更換維修展開研究，確保其可以處于穩定的運行狀態。除此以外，垂直螺旋機構的運行難免會出現因連續作業而產生的螺旋片磨損以及間隙增大等問題，進而造成垂直臂震動劇烈，影響設備使用的穩定性。因此本文針對這一問題展開研究與計算，并圍繞垂直螺旋更換及維修制定合理的工藝方案，起到滿足螺旋卸船機垂直螺旋機構作業需求、提高作業效率的目的。

1 螺旋卸船機的機構組成與參數計算

1.1 機構組成

以某船業運輸企業為例，該企業在碼頭配備了2臺生產率為600 t/h的機械連續式卸船機，如圖1所示，可以實現1 500～70 000 dwt散貨的接卸工作。其具體的作業流程為：由卸船機將船艙內的貨物進行連續輸送，放置到碼頭軌道外側的皮帶輸送機上；再由輸送機、灌包設備等進行貨物的后續處理［1］。整體作業過程由自動控制系統控制，在該系統的操作下可以有效將一干貨物直接進行裝車作業，進而帶動整體作業效率的提升［2］。機械連續式卸船機在其中發揮主要作用，同時可以滿足軌道行走、臂架旋轉、臂架俯仰、自動取料等操作，進而保證整體物料控制的連續性［3］。

圖1 連續式卸船機示意圖

1.2 參數計算

1.2.1 垂直螺旋生產率

垂直螺旋機構作業過程中，提升高度可以在4.5 m左右，同時基于其生產率為600 t/h，進而在計算過程中設定其效率為166.7 kg/s。結合上述數據對垂直螺旋提升凈功率進行計算，N＝166.7 kg/s×4.5 m×9.8 m/s2＝7.35 kW［4］。在此基礎上，結合以往卸船作業的實際經驗來看，在對相關貨物進行接卸時，垂直螺旋機械效率η＝7%，進而按照相關標準選擇合適功率的電機。通常情況下，φ530管徑可以滿足600 t/h的生產率要求，然而考慮到物料容重的影響，需要在現在的基礎上進一步減小螺旋升角與螺距。在實際計算的過程中，可以選取螺距為360、葉片直徑為φ498，工作轉速設定為370 r/min，進而得出垂直螺旋機構的無旋轉提升速度為1 252.9 m3/h，并且可以實現432 m3/h的生產率，由此可見螺距取360具有一定的可行性。

1.2.2 垂直螺旋軸校核

在對垂直螺旋軸進行校核的過程中，設定垂直螺旋端軸直徑為φ75，并對抗扭截面模量進行計算，具體的計算過程為Jn＝πd3/16＝82 835 mm3。將電機輸出軸轉速設定為329 r/min，可以求得軸工作應力，得到σ＝M/Jn＝3.84 kg/mm2，進而可以將穩定區間的數據進行提取，確定其強度的穩定性，為后續拆裝及維修工藝的實施奠定基礎，同時提供一定數據支持［5］。

2 垂直螺旋喂料器拆裝工藝

2.1 外殼拆卸

技術人員在開展設備日常檢查的過程中，最基礎的環節就是觀察外殼的變形情況及進料口的磨損情況［6］。一旦存在問題，技術人員應第一時間進行焊補。與此同時，還需要對喂料器外殼筋板進行檢查，如圖2所示，具體的檢查內容包括筋板脫落變形情況、定位軸等重點部位的磨損情況等，一旦出現磨損，將會直接導致螺旋振動加劇，影響作業效率。

圖2 連續式卸船機喂料器外殼檢查

2.2 頂部法蘭連接

技術人員在拆卸頂部法蘭連接的過程中，需要先準備規格為20 mm的厚樹脂緩沖墊片，再將其放置在地面上，若直接放置將會導致法蘭連接變形的情況［7］。在操作中，技術人員需要先遙控垂直螺旋放置在緩沖墊上，后第一時間進行急停，并及時采取相應的安全措施，保證后續拆卸工作的穩定開展。技術人員在對聯軸節螺栓等部分進行拆卸的時候，應避免站立下方區域，防止高空墜物造成安全威脅。技術人員之間的通訊通過對講機進行，上方人員應確保在下方人員完成盤轉螺旋后再進行拆卸，以免造成擠壓事故，對人員安全造成威脅。

2.3 懸止鋼絲繩組件安裝

技術人員在進行懸止鋼絲繩組件安裝之前，需要先檢查鋼絲繩是否存在磨損情況，還需要對懸止板鋼結構的使用情況進行查看，一旦存在異常應第一時間更換，以免造成安全事故。安裝懸止板對于其可靠性與牢固性提出了較高的要求，因此連接器件可以選用8.8級以上的高強度螺栓，具體安裝過程如圖3所示［8］。

圖3 鋼絲繩組件安裝示意圖

2.4 垂直螺旋拆卸

結合其作業的具體環節來看，垂直螺旋拆卸主要可以劃分為7個環節，在進行各個環節的過程中體現出一定的重復性，同時需要在專人指揮下完成相關操作。這一環節中，技術人員應關注以下要點：一是控制好吊車與叉車之間的安全距離，保證人員應在作業半徑之外；二是保證螺旋懸止器安裝的穩定性，避免出現虛擰的情況。

3 外殼拆裝工藝

3.1 桃形減速箱拆卸

在進行這一作業環節的過程中，需要保證叉車叉取桃形減速機的中心軸承套部位，進而實現桃形減速箱的穩定拆卸。隨后，技術人員完成外殼拆除需要將鋼絲繩與垂直螺旋鋼結構進行穩定連接，避免卸船機出現重心偏移的情況，確保吊點的合理性［9］。

3.2 螺旋外殼拆吊

現場在進行螺旋外殼拆吊的時候，需要配備2臺吊車同時配合作業，其中一臺負責外殼拆吊，另一臺吊起技術人員。為確保作業的穩定進行，在進行吊裝帶、鋼絲繩連接的時候應充分遵循相應的吊裝要求，在完成檢修蓋板拆卸之后也需要及時借助鐵絲進行固定，避免出現高空墜物的情況。技術人員開展三通外殼吊裝控制的時候，應保證操作緩慢，同時在牽引繩的協助下控制下降路徑，避免三通外殼與供油管路接觸［10］。完成全部的外殼拆除作業后需要進行統一存放、嚴格管理，避免拆卸過程出現碰撞、切割等情況［11］。值得注意的是，螺旋外殼拆吊的運行狀況將直接受到螺旋緊固情況的影響，因此技術人員需要進行定時檢查，通常情況下為每運行100 h檢查一次。除此以外，對垂直螺旋進行定位需要依靠軸承箱進行，在對其進行拆卸的時候需要可以分為4個環節。在此過程中，技術人員需要對軸承箱的晃動間隙進行重點檢查，一旦超過1.5 mm需要及時修復，避免對后續作業造成不利影響。拆裝固定卡板的時候也需要格外注意，避免外力碰撞，一旦變形將直接對螺旋外殼的基準點造成破壞［12］。

3.3 新軸承箱組裝

開展新軸承箱組裝之前需要先進行相應的調試工作，注意需要先借助潤滑劑進行潤滑，不經潤滑直接運行很容易造成其內部的磨損、一般情況下，軸承箱的潤滑工作頻率為每月一次，由技術人員分別對頂部、左右兩側3個潤滑點進行注油，在一定情況下也可以取消頂部的潤滑點。安裝新軸承箱需要先對其底部基礎面進行打磨，為保證其接觸的嚴密性還需要用柴油清洗［13］。吊裝新軸承箱需要以3個平衡吊裝卸扣為支撐，完成安裝之后需要及時固定卡板，并確保法蘭連接的緊密性。

3.4 保險扣安裝

為保證作業安全，保險扣可以從原廠進口，并將安裝壓力與脫扣壓力分別設定為73 MPa以及30 kN·m，隨后借助液壓鉗進行安裝。國產保險扣在使用性能上仍存在一定弊端，在實際應用中容易出現損壞。

3.5 臂架螺旋作業

臂架螺旋作業最關鍵的內容就是對人員安全性的保障，技術人員在開展頂部連接三通安裝的時候，必須先將設備進行急停斷電，斷開臂架螺旋之后再進入作業，同時完成相關安全標識的設置，以保證作業的順利進行。

3.6 螺旋外殼預裝

在進行螺旋外殼安裝，技術人員需要先通過磨光機對連接面進行打磨，避免其表面存在不光滑的問題，隨后對螺旋外殼進行安裝，并借助螺栓進行緊固。值得注意的是，針對這一環節的螺栓選擇有一定的強度要求，其中國產強度應達到12.9，而進口強度則需要達到8.8，確保垂直臂穩定性的提升［14］。

3.7 螺旋外殼同心度調整

技術人員在調整螺旋外殼同心度的過程中，需要充分考慮到光照因素對測量精度的影響。因此在作業中可以事先將靶紙放在喂料器定位軸上，借助鐳射儀進行光束投射并對測量數據進行記錄，進而根據相關數據信息判斷螺旋外殼距離及調整方向。

3.8 螺旋外殼調整

在進行螺旋外殼調整的過程中，需要確保測量尺位置擺放的對稱性，同時為提升測量數據的準確性，一旦其誤差范圍超過2 mm，技術人員就需要進行調整。具體操作方法為：技術人員松開偏移方向對面的固定螺栓，調整后再將其恢復到固定位置。

4 螺旋安裝工藝

4.1 垂直螺旋預裝

在進行垂直螺旋預裝的時候，技術人員需要對法蘭連接情況進行檢查，并注意哈弗與螺旋銜接的平整度，平整度應控制在2 mm以內。若存在平整度不足的情況可以使用磨光機打磨，為后續的安裝工作做好準備。

4.2 螺旋安裝工藝

螺旋安裝環節要求在叉車逐節配合的基礎上進行，在此過程中，嚴禁將螺旋直接放在地上，避免出現變形的情況，導致對螺旋動平衡造成影響。

4.3 螺旋間隙調整

技術人員在安裝喂料器外殼之前需要先對其進行潤滑，后對底部間隙進行測量，保證其范圍可以控制在8～24 mm，其中間隙的最佳范圍為16～20 mm，確保其滿足疲勞強度要求［15］。新耐磨瓦安裝需要采取對稱的方式，安裝完成后需進行測量。

5 結束語

綜上所述，結合上述研究來看，垂直螺旋機構在螺旋卸船機的具體使用情況中發揮出關鍵作用，研究致力于解決間隙、磨損等因素對卸船作業造成的不利影響。研究中創新性地提出垂直臂螺旋更換及維修工藝，增強對其結構組成和運行原理的了解。具體的更換過程需經歷垂直螺旋喂料器拆裝、外殼拆裝以及螺旋安裝等多個環節，在節省螺旋卸船機停機時間、減少維修費用投入、提升卸船作業安全系數等方面均體現出重要作用。除此以外，技術人員通過垂直螺旋機構參數計算，可以為后期螺旋卸船機設備運行改造提供準確的數據支持，確保可以達到預期的作業目標。