斗轮堆取料机俯仰机构故障分析及处理方法探讨

张克纯

摘 要：斗轮堆取料机是一项连续性、高效率、低消耗的散料装卸机械，其在电厂、港口等装卸煤炭、矿石大型原料厂中得到了普遍应用，悬臂式斗轮堆取料机中的主要承载构件斗轮在臂架、头部、斗轮的转动和臂架的俯仰等多方面中共同完成取料工作，液压系统与臂架俯仰系统受力变化的平稳性相符合，为液压缸的上腔增加背压，保持臂架在俯仰期间运行平稳，没有异常，不会出现冲击现象。

关键词：斗轮堆取料机;俯仰机构;故障分析和处理

斗轮堆取料机是一项大型连续性的散料处理设备，因为机构动作灵活，对场地要求低和作业范围广等优势而受到各项领域的广泛重视，不过其针对某个项目客户要求特殊工况等设计制造的特征，斗轮堆取料机的设计研发往往是单件小批量生产。伴随着科学技术的不断创新和改进，基于有限元设计最优化方式、可靠性设计等广泛应用，对散料输送机械加以优化是极为关键的，只有设计出符合客户需求和经济适宜的产品，才可以促使企业良好运行，实现基本的发展目标。本文主要以斗轮堆取料，俯仰机构为研究对象，在确保整体强度和刚度的基础上，減轻了俯仰机构的总重量，减少了成本输出，经过相关探究，能够有效的应用到散料输送机械设计方面提升稳定性，降低产品生产制造成本，未来发展前景良好。

1、对于斗轮堆取料机的论述

斗轮堆取料机是目前应用的一项大型连续性散料处理成套设备，和料场地面皮带机组形成了散料运输系统，斗轮堆取料机利用斗轮连续性取掉，把物料在一定的运输路线上，从装载地点以恒定的速度和变化速度加以运输。我国对于该项连续性、生产效率提高的大型机械重视程度非常高，该项设备在冶金、矿山、交通等多方面中得到了普遍应用。通过分析来看，斗轮堆取料机依照结构化分为两种类型，分别是臂架式和桥架式，因为悬臂式的斗轮堆取料机有着工作结构灵活和作业范围广以及对场地要求低的特征，因此成为了常用的一项大型机械设备。悬臂式斗轮堆取机也是以斗轮挖掘机为原型，在这一基础上进行改进的，属于斗轮挖掘机发展中的一项分支，悬臂式的斗轮堆取料和斗轮挖掘机两者结构是一样的，运行原理也是相同的，不过工作对象不一样，斗轮挖掘机主要是挖掘原始状态下的煤层，要求挖掘能力大，属于采掘机械，悬臂式的斗轮堆取料则是装卸，已经被采掘的矿石煤炭等物料挖掘能力小、要求低，属于装卸机械。堆取料占据的地位和扮演的角色是非常重要的。发展趋势也逐渐朝着大型化，智能化方向发展。其中推动堆取料机发展的因素表现为以下几点，第一，冶金工业的不断发展，促使堆取料机呈现出了大型化特征，基于世界一体化的发展，我国对于钢铁需求量增高，矿石产业开采和运输行业也随之发展了起来。第二，矿石运输业为了将经济效益发挥到最大化，传播载荷质量越来越大堆，取料机的能力也必须随之提高，为了符合基本要求，堆取料机逐渐朝着大型化方向发展。第三，料厂整体效率提升。堆取料机逐渐智能化。实现全面自动化，料场系统的关键在于实施堆取料机的自动化，只有堆取料机实现自动化，才可以达到整个料场系统的自动化，系统自动化以后，能够提升调查的生产效率，减少污染，节省成本输出，降低故障出现概率，确保系统高效率运行。而且斗轮堆取料机生产效率特别高，由专门的工作机构进行堆料和取料，堆料和输送工作是同步开展的，工作机制为连续性作业，生产率特别高，能够节省作业时间，维护工作量非常少，操作简便，安全可靠，投资节省。

2、斗轮堆取料机俯仰机构故障分析

经过相关工作状态探究来看，堆取料机悬臂出现了左右交替、下降剧烈的振动现象，因为臂架长时间受到交变载荷和冲击载荷的影响，因此加剧了悬臂疲劳失效，整体稳定性缺失，为后期埋下了严峻的安全隐患。为了了解到产生振动的主要原因，确保设备性能以及维护人员自身安全性，可以采取模块信号采集系统，实施俯仰液压缸铰点部位的测试工作，分析应力变化，并且提出合理的解决方式。在测试中了解到，臂架下浮到水平位置附近存在着扭振问题，左右液压缸焦点部位应变不一致，差别非常大，应变曲线发生变化是因为液压缸压力交替变化引起的。通过分析来看，产生的原因表现在以下几点，在设备投入使用以后，俯仰液压系统经过多次维护改造。动臂下降过程中，液压油进入液压缸上腔压力从溢流阀调定，液压缸下腔节流阀开启，在液压油回油压力下降到相应值以后，液控单向阀在控制压力作用下，开启油压缸下腔回油，动臂下降。由于节流阀的业主作用和平衡重力的需求，因此压力上升到一定值的情况下，压力反用于控制活塞，造成控制压力不足而导致液控单向阀关闭，关闭以后，压力再次下降到一定值，控制压力又开启液压单向阀，如此反复操作，动臂下降环节不具备稳定性，引起了振动问题，阀件个体的差别和臂架的柔性，钢结构造成左右液压缸负载交替变化，引起阀的启闭伴随着液压缸负载的变化而随之变化，这是因为负载对控制活塞的阻尼过大引起的，无独立卸油口的液控单向阀为那卸结构控制活塞开启送到由口压力的发酵作用，阻止单向阀开启，臂架下降，需要保持臂架自重的平衡性，并且也离不开较大的控制油压，两者需要的控制压力差别特别大，较小的情况下可以使用内泄式液控单向阀，较大的情况下则是应用独立外泄口的液控单向阀。

3、实施方案的制定和落实

通过探究液压系统运行性能来看，使用独立外线口的液控单向阀具备改动性小、经济性良好的特征，具体实施方式表现在以下几方面，第一，更改现有的液控单向阀。第二，液控单向阀和油路块之间增设过渡阀块，该项阀块中设置一个外接泄口。第三，将加长螺栓安装到单向阀中。第四，在油块侧面连接的回油管法兰和油路块之间增加过渡块，开启泄油口。第五，采取以上方式进行改造，合理控制压力，与标准要求相符合，经过改造以后，检验左右液压缸角点部位的应变情况，俯仰过程十分稳定，臂架下浮到达水平位置附近的扭振现象消失，臂架俯仰停止以后，由于惯性作用引起的冲击，在支座处的应力变化一致，也没有发生交替变化现象。两个过渡之间的卸油口使用管路相互连接。

4、分析方法

当前阶段，可以采取有限元分析方式有效的探究斗轮堆取料机的抚养结构情况，该项研究方式的优势，可是该种类型的方式也有着一些缺点存在。如果一味地将斗轮堆取料机俯仰机构的各项部件连接部分构建有限元模型将会增加原来抚养结构的复杂性，这样的话，该项模型不仅无法产生良好的简化效果，还会因为涉及到诸多的计算产生错误结果，影响到最后设计。并且斗轮堆取料机俯仰机构包含了斗轮臂架上部结构，这些结构相互连接和设备自身也有着密切的联系性。在调整阶段中，要想实现优化设计目标，就必须综合性考虑到设备实际运行情况。

5、结语

从以上论述来看，文章中主要利用应力测试分析了堆取料机臂架俯仰故障情况，探究了故障产生原因，制定了完善的设计方案。经过改造以后的俯仰控制系统运行稳定性良好，原有的故障现象彻底消除，取得了良好的效果，可以确保设备处于安全运行的状态。

参考文献：

[1]胡桂花，田野，王媛媛，毕前前.斗轮堆取料机俯仰机构故障分析与处理[J].矿山机械，2021，49（08）：67-68.

[2]徐陈龙.斗轮堆取料机回转支承磨损分析与更换[J].矿山机械，2021， 49（07）：68-70.

[3]任志刚.斗轮堆取料机常见故障的处理及预防[J].现代制造技术与装备，2021，57（05）：99-100.

[4]徐万鑫，李景恒，杜海.斗轮堆取料机液压传动与控制技术现状及发展[J].矿山机械，2020，48（09）：1-7.