斗轮堆取料机斗轮体结构分析与优化设计袁天民

斗轮堆取料机斗轮体结构分析与优化设计袁天民

袁天民

大唐陕西发电有限公司渭河热电厂陕西西安712085

摘要：斗轮液压系统采用Parker全进口液压元件，系统使用十余年，故障频发，主要表现为斗轮取料能力下降、液压系统高频振动等，影响了输煤系统及机组的安全运行，通过对斗轮液压系统进行故障分析，迅速找到解决液压系统故障的方法。

关键词：斗轮取料机；斗轮体；优化设计

引言

斗轮堆取料机的斗轮驱动要求低速稳定性高、有冲击和过载保护，其驱动多采用液压传动。文中对液压系统主要故障进行分析和处理，提出预防液压系统故障的方法。

一、斗轮机原主液压系统

1.1原主液压系统原理图

如图1所示，主液压系统主要由三个动力元件、两个执行元件和一个控制元件构成。

1.2原主液压系统原理

1.2.1补油部分原理

动力元件1(齿轮泵)从油箱吸入液压油，液压油进入油泵进口，由油泵出口进入滤油器和单向阀，然后进入回转和斗轮旋转闭式循环液压系统中，以补充油泵和油马达的泄油损失。

动力元件1(齿轮泵)主要起补油作用，故也称作补油泵。补油压力整定值1.5MPa，通过调整YF－L10C溢流阀以得到合适的补油压力。

1.2.2回转部分原理

补充压力油进入动力元件2(倾斜盘式轴向柱塞泵)进口，与循环油一起由油泵出口进入控制元件(电液换向阀)，最后进入执行元件1(回转油马达)，由回油口流出后进入柱塞泵进口，以构成回转闭式液压循环系统。电液换向阀由导阀(电磁换向阀)和滑阀(液动阀)组成，属于三位四通电液换向阀。如图1所示，当电液换向阀的电磁换向阀的下部线圈得电后，电磁换向阀的阀芯向上运动，电磁换向阀液压油流道变成平行状态，补充压力油进入电磁换向阀，由右向左流出后进入液动阀下部油室。液动阀上部油室的液压油进入电磁换向阀，由左向右流出后进入油箱。因液动阀上、下油室存在压力差(下高上低)，液动阀阀芯被迫向上运动，液动阀液压油流道变成平行状态，倾斜盘式轴向柱塞泵出口压力油进入液动阀，由右向左流出后进入回转油马达上部，由回转油马达下部流出后进入液动阀，由左向右流出后进入倾斜盘式轴向柱塞泵进口，构成回转闭式液压循环系统，回转油马达向一个方向旋转。

当电液换向阀的电磁换向阀的上部线圈得电后，电磁换向阀的阀芯向下运动，电磁换向阀液压油流道变成交叉状态，补充压力油进入电磁换向阀，由右向左流出后进入液动阀上部油室。液动阀下部油室的液压油进入电磁换向阀，由左向右流出后进入油箱。因液动阀上、下油室存在压力差(上高下低)，液动阀阀芯被迫向下运动，液动阀液压油流道变成交叉状态，倾斜盘式轴向柱塞泵出口压力油进入液动阀，由右向左流出后进入回转油马达下部，由回转油马达上部流出后进入液动阀，由左向右流出后进入倾斜盘式轴向柱塞泵进口，构成回转闭式液压循环系统，回转油马达向相反方向旋转。

1.2.3斗轮旋转部分原理

补充压力油进入动力元件3(倾斜缸体式轴向柱塞泵)进口，与循环油一起由油泵出口进入执行元件2(斗轮油马达)，由回油口流出后进入柱塞泵进口，以构成斗轮旋转闭式液压循环系统。

1.3其他液压元件的作用

整个主液压系统中还有溢流阀、单向阀、压力表、压力表开关和滤油器。溢流阀主要起保持压力恒定和安全保护作用，保持补油压力恒定，避免油泵和油马达内泄过大后油泵出现吸空现象。限制回转和斗轮旋转闭式液压循环系统的最高压力值，起动保护作用。回转部分压力整定值8MPa，斗轮旋转部分压力整定值14MPa。

单向阀主要是为了防止补油泵停运后补充液压油回流至油箱，导致补油泵再次启动后补油压力升至设定值时间过长。

压力表和压力表开关属于配套使用液压元件，压力表主要是为了观测液压系统压力值。滤油器主要是为了过滤液压系统内的杂质，保护液压元件的运动副。

二、斗轮堆取料机斗轮驱动液压系统结构设计

2.1斗轮堆取料机液压系统机械设计的要求

一台或两台堆取料机可对所有相邻料场进行堆料与取料作业，此时设备作业率较高。相对于取料机与堆料机，堆取料机的设备成本要高一些，广泛应用于港口、码头．钢铁厂、焦化厂、储煤厂等散料堆存料场。

2.2斗轮堆取料机的机械结构分析

斗轮堆取料机主要由斗轮机构、悬臂传动带机构、俯仰机构、回转机构、行走机构、尾车传动带机构、上部金属结构、中部料斗、门座、平台扶梯、电气室、司机室、除尘装置、润滑系统、电缆卷筒及电气系统等组成。

2.3斗轮堆取料机的工作要求

在取料作业时，悬臂俯仰系统应具有-定的平衡锁紧功能，从而对斗轮悬臂梁进行仰角调整和固定。行走机构应具有良好的无级调速功能，以保证在这一作业过程中实现慢速走行和走行速度的调整。由于斗轮堆取料机俯仰装置的工作负载有时使液压缸伸出，有时使液压缸缩回，且工作载荷均有垂直方向的分量，所以液压回路需采用液控单向阀和节流阀组成的平衡回路。液压泵在斗轮堆取料机工作期间应不间断持续运行，俯仰动作由电磁换向阀控制为防止悬臂发生失稳和超压现象，液压系统还应设有安全闭锁装置及超压保护装置，同时，还要保证液压系统具有可靠的密封，使整个液压系统不得有漏油现象。

斗轮悬臂回转系统和斗轮驱动系统进行合理的控制和调节，以控制斗轮悬臂回转范围及斗轮转动速度。液压系统左采用变泵驱动液压马达，以实现速度达到足够的堆取料工作范围，斗轮悬臂应足够长，形成典型的细长悬臂结构，因此在回转过程中容易出现颤振现象，回转液压系统的设计应尽量保证斗轮悬臂回转过程中的平稳性。

三、斗轮液压系统的主要故障及优化措施

3.1斗轮不转，液压系统压力为0

检查泵的功率放大器(PQ电源放大器)接线是否松脱，测量输出电磁铁P和Q的电压是否正常，测量电位计输入P和Q的电压是否正常。如果PQ电源放大器工作不正常，放大器指令未发出，泵斜盘实际倾角不变化，位移传感器(LVDT)无位移量，柱塞泵不工作，此时液压系统压力为0。

3.2液压系统压力低，同时液压系统油管发生高频振动

液压系统压力低，最大只能升至10MPa。先排除柱塞泵与液压马达之间液压元件故障。检查主油泵(PQ控制柱塞泵)到液压马达之间管路及控制阀的压力、流量损失。检查管路密封是否失效、溢流阀是否有故障(如溢流阀阀芯卡死、密封圈损坏等)或调整压力过低，使系统压力上不去，拆卸溢流阀检修或更换溢流阀，调整压力；检查安全阀组液压元件，将元件解体，检查阀芯、密封圈等损坏情况，调整压力。

1)液压马达噪声大，振动故障。

检查液压马达输出轴上的联轴器安装是否不同心、松动等，联轴器松动或对中不正确将导致噪声或振动异常。重新找正联轴器同轴度，若损坏则需要维修或更换。

检查油箱油位，油箱中油位不足导致空气吸入液压系统内产生噪声。

加工作油至合适位置，通过测压接头排出系统中的空气，确保至液压马达的油路通畅。

检查液压马达柱塞与缸体孔间隙，间隙增大则会带来噪声和振动，检查柱塞头与滑靴球面配合是否磨损严重，通过更换柱塞与滑靴组件解决故障。检查液压系统温度，温度过低导致吸空，噪声异常。工作前系统应预热，当温度＜10℃时加热器应正常投入运行。

2)液压马达泄漏大，发热温升严重。

温度过高引起非正常漏油过大，检查液压马达各接触面磨损情况、各密封处密封圈破损情况、柱塞与缸体孔磨损情况，各部件间隙增大会导致泄漏大而发热温升，此时需修复或更换磨损件。

3)最后检查主油泵(PQ控制柱塞泵)，柱塞泵损坏，液压系统压力最大只能上升至10MPa，同时液压系统油管发生高频振动。

先检查柱塞泵内泄漏。可用手摸泄漏油管是否发热严重。拆卸泄漏油管，肉眼观察从泄漏油管漏出的油量大小和泄油压力是否较大。正常情况下，从泄漏油管正常流出的油无压、流量较小(只有一根细线状)，若泄漏量大则要拆柱塞泵检

查修理。

盘动柱塞泵进行检查。柱塞泵在盘动时，无论正向还是反向都不应有不规律的“刺刺”声，否则，柱塞泵故障，要拆卸泵体进行检查修理。检查柱塞泵吸入量。检查油箱液压油油位、过滤器等，使柱塞泵吸入油量符合液压系统要求。

检查液压油油温，当油温＞55℃时检查循环冷却过滤回路是否工作，风冷器是否已启动。若回路不工作，将导致液压系统元件过度发热，油质老化劣化，润滑性能下降，油液污染加剧，磨损加快，长期处于高温下运行的柱塞泵会发生以

下几种故障。

①柱塞泵柱塞球头和滑靴球窝间隙增大。滑靴与柱塞球头结合部位受到大量污染颗粒的影响，产生相对运动副之间的磨损。长期磨损后，柱塞泵柱塞球头和滑靴球窝之间的间隙太大(大于0.3mm)，导致泵出口压力流量脉动增大，泵内泄漏量增大，严重者会产生松靴、脱靴故障，可能会导致因脱靴而发生柱塞泵被打坏的严重事故。当出现压力流量脉动苗头时，要及时检查是否松靴，及时联系专业修理厂或泵的生产厂家重新包靴。

②柱塞泵缸体与配流盘之间的配合面，其结合精度配合不好，影响泵输出压力和流量，甚至会导致柱塞泵不出油的故障。此时需联系专业修理厂或泵的生产厂家对缸体和配流盘进行研磨，保证其结合精度，研磨后应重新进行热处理，以确保淬硬层硬度。

③柱塞泵缸体与柱塞的配合间隙加大。检查配合间隙可用右手食指盖住柱塞顶部孔，左手将柱塞缓慢拉出，右手食指明显感觉到有吸力，当拉至柱塞全长2/5时，松开柱塞，此时柱塞在真空吸力的作用下应能迅速回到原位，说明此柱塞能继续使用。否则，缸体孔与柱塞之间的配合面相配极限间隙已经超过允许值，需及时联系专业修理厂或泵的生产厂家进行修复。

四、结束语

液压系统一旦出现故障，难以快速准确地查找出故障原因。在查找故障过程中，可利用液压系统图，从液压系统中分离出与故障相关的局部回路，然后逐步排查；还可通过维修人员的感官，如眼、耳、鼻、手的直接感觉，通过故障询问，观察各部件有无异常声响，摸是否有过热、振动和冲击等判断故障原因。

参考文献：

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