DQL型堆取料机斗轮存在问题的分析及对策

周子然

(攀钢煤化工厂，四川 攀枝花 617000）

堆取料机是一种高效率、连续作业的大型装卸设备，攀钢煤化工厂现使用的2台DQL800/1200.30型堆取料机于1989年投入使用，主要用于炼焦用煤的堆取。该堆取煤机的变幅机构为整机平衡式结构。这种结构大的优点是：整机刚性好，动作平稳；斗轮着地或液压系统发生故障时，臂架间不会因失去平衡而损坏设备；变幅采用双油缸，运行可靠，可通过溢流阀实现过载保护，通过变量泵实现无级调速。

一、DQL800/1200.30型堆取料机斗轮接地力与变幅机构的关系

图1为DQL800/1200.30型堆取料机回转平台上部的结构简图，从图可知，配重装置和前臂架(包含斗轮系统)以铰点的方式连接在门型座上，并通过几组拉杆连接形成一套固定的支架，简称变幅机构。

变幅机构的工作原理是：以支撑铰点为中心，由变幅液压系统工作，两根俯仰油缸做伸缩运动，使堆取煤机的前臂架下降和上升。变幅机构设计是不平衡的，主要依靠两根液压油缸的来保持变幅机构的平衡。

斗轮接地力主要指：俯仰油缸在不工作的状态下，在堆取煤机斗轮轴处借用外力使变幅机构在上升、下降的任意位置保持平衡的外力。

二、4#堆取煤机更换前臂架后，变幅机构存在的主要问题

图1 堆取料机回转平台上部结构简图

我厂4#堆取煤机自2009年开始，前臂架频繁出现开焊断裂的情况，经多次修复，效果不好。2012年10月，对4#堆取煤机的前臂架进行了整机更换，并同步对物料输送带由原液压的拉紧改为机械拉紧。

完成更换后，4#堆取煤机的运转出现异常，主要表现如下。

(1)两根俯仰油缸的受力不均，其中主煤场侧的油缸出现了拉缸现象，另一油缸下部底座被拉裂。

(2)门型座的支撑铰点在下降过程中出现异响。

(3)前臂架上升和下降过程晃动较大。

(4)变幅液压系统在工作过程中，压力波动大，且系统压力大。

针对上述问题，初步分析认为前臂架更换后新旧前臂架重量差约3 100kg，配重也应调整，多次调整了配重的重量，效果不大，变幅系统也存在问题。

三、问题解决难点

1.计算堆取料机的配重

计算堆取料配重是否合适有两种方法。

(1)对堆取料机各部钢结构重量进行统计，进行受力计算。

变幅机构结构复杂，进行准确计算比较困难。因此，采用50t重吊车进行了初步标定前臂架的重量作为依据。

(2)直接根据变幅机构在上升和下降过程中，工作的俯仰油缸显示的压力变化来计算。

现场能够直接的读出油缸压力值，由此可判断配重装置的重量，通过重量与压力对比得出相对正确的接地力大小。

2.调整变幅液压系统

从图2中可以看出，变幅液压系统的液压回路为闭式回路，油缸出口的回油直接接到油缸的进口。液压油泄漏部分及少量溢流阀溢流由补油泵补给。液压系统中如果平衡阀、高压溢流阀及节流阀等元件的工作压力不匹配，同样会造成堆取煤机变幅机构的运转故障。因此，在配重调整好的基础上，需重新核定各液压元件的工作压力及流量。

图2 堆取料机变幅液压系统原理图

四、解决问题对策及实施

1.斗轮接地力的调整

根据堆取煤机的机构图计算，变幅机构的工作范围为-16.5～10.1°，角度变化过程中，以支撑铰点为中心，以G变幅与支撑铰点之间的距离为半径进行局部的圆周运动。此时，俯仰油缸以油缸下部支点为中心，油缸伸缩变化，以适应变幅机构的变化。

根据图3和图4所示的情况，当变幅机构与俯仰油缸工作平衡时，可得到如下关系：

G变幅Xcosα=2f油缸cosβ3.225

式中：α——变幅机构水平位置；

G变幅——重心位置与水平形成的夹角；

β——变幅机构水平位置；

f油缸——受力方向与垂直方向形成的夹角。

图3 堆取料机回转平台上部的结构简图

图4 变幅机构和俯仰油缸的运动轨迹图

在变幅机构向下运动的过程中，α逐渐变小。得出：Xcosα的值在逐步变大，G变幅Xcosα也逐步变大。同时，β也是逐渐变大。得出：f油缸cosβ的值逐步变小，2f油缸cosβ3.225也逐步变小。由于等式左右必须平衡，而G变幅是固定不变的，因此，等式左边G变幅Xcosα变大后，等式右边的2f油缸cosβ3.225也必须变大，即，只有f油缸的受力变大才能满足等式的平衡。

俯仰油缸的规格尺寸：缸体内径d=250mm、活塞杆直径d=140mm。根据压强公式：P=F/S，当油缸活塞的面积恒定，f油缸变大时，P同样变大。

根据上述推论得出：

(1)当变幅机构在上升过程中，俯仰油缸的压力由最大逐步减小。

(2)当变幅机构在下降过程中，俯仰油缸的压力由最大逐步减小。

通过对堆取煤机配重装置的多次调整，最后将配重由检修前的49.58t调整到目前的48.02t，俯仰油缸的压力变化为：上升过程，由最大的9MPa逐步降低到5.5MPa。下降过程，由最大的6MPa逐步降低到5MPa。压力在设计的工作范围内。

2.变幅液压系统的调整

当斗轮接地力调整好后，对液压系统先调节低压溢流阀，将补油泵的供油压力调整到1.7MPa，然后调整高压溢流阀，将工作压力调整为7.0 MPa，最后将俯仰油缸进出口的平衡阀压力锁定。同时将2根拉伤的俯仰油缸又进行了更换。

五、改进效果

通过对4#堆取煤机斗轮接地力和变幅液压系统调整，整机运行可靠，变幅机构动作平稳；液压系统工作稳定，两根俯仰油缸受力均衡，压力稳定；前臂架上升和下降动作平稳，消除了晃动。

[1]郭芝俊，张桂芳，张宝兴. 机械设计便览, 天津科学技术出版社，1986.

[2]刘光启，耿益铭. 机械设计基础算图[R]，青岛市重型工业局机械研究所，1980.