連續卸船機靴部伸縮機構分析

摘要：本文分析了連續卸船機靴部動作的具體要求，以及靴部動作的機械機構和液壓系統特點，研究該機構不能正常動作的原因，并提出了若干改進建議。

關鍵字：港口機械；連續卸船機；靴部伸縮；分析；改進

引言

連續卸船機以其高效、節能、環保的優勢，在大型散貨卸船港口應用越來越廣泛。ThyssenKrupp公司生產的系列連續卸船機，多數靴部伸縮機構存在不能正常動作的問題，對連續卸船機的安全性和功能完整性造成明顯影響。本文以靖海發電公司的1500t/h鏈斗式連續卸船機為例進行分析。

1.連續卸船機的工作過程

鏈斗式連續卸船機利用能夠深入到船艙內的“L”形提升機連續挖取物料，并提升至提升機頂部，然后通過圓盤給料器、懸臂皮帶機、中央門架給料機等機構將物料輸送到下一級輸送機。

360度旋轉的鏈斗提升機配合懸臂機構的俯仰、回轉以及大車機構的左右行走，實現鏈斗在船艙內一層層的取料，保證穩定連續的卸料出力。

“L”形提升機尾部的靴形結構，一般稱為提升機的靴部，可以深入到船艙的四周邊緣位置取料，減少邊緣殘留，提高卸料效率。

圖1

2.靴部伸縮浮動的動作要求

連續卸船機的靴部深入到船艙內部，并和物料保持剛性接觸，這不同于抓斗卸船機有鋼絲繩的柔性緩沖，對于波浪影響是敏感的。所以設計上必須有適當的自適應機構，以防止卸船機和船艙發生碰撞造成損傷。一旦波浪超過設計規范允許的范圍，則必須停止卸船作業。

如圖2所示的靴部伸縮浮動機構，靴部水平方向最大可以伸縮約1.2m，垂直方向也可以升降約1.2m，不僅可以消除波浪的影響，同時因為靴部的伸縮也增加了對不同船艙的適應性。

圖2

因為鏈條的總長度是固定不變的，并且在運行中必須保持適當的張緊，綜合這兩個條件，靴部伸縮浮動機構的動作必須滿足以下要求：

⑴補償因為靴部伸縮而引起的鏈條長度的變化，保持鏈條適當的張緊力。這就意味著，水平方向和垂直方向的動作必須是同步的，并且距離相等。即當靴部水平方向伸長時，垂直方向必須同步升高，從而保證鏈條的總長度不變。

⑵補償因為船艙浮動導致靴部鏈條垂度變化，造成的鏈條長度的變化。

⑶ 船艙浮動時，自動控制靴部升降。

3.存在的問題

靖海發電公司的連續卸船機自2007年投產以來，該機構除了在調試時勉強可以正常動作之外，在實際使用中，很少能夠可靠動作，主要問題表現以下幾個方面：

3.1不論是自動模式還是手動模式，靴部上升不能順利進行，經常出現卡澀或者不能動作的情況。

3.2在運行過程中，鏈條越來松，靴部鏈條的垂度明顯變大。增加鏈條脫軌風險，必須退出運行進行調整。

3.3在運行過程中，鏈條越來緊。靴部鏈條的垂度明顯減小。提升機的轉動系統因張力過大，出現明顯聲音異常等情況。

3.4發現鏈條松緊明顯不正確時，需要將卸船機停止運行，并移至檢修位置，手動調整。

這些問題不僅影響卸船效率，也嚴重影響到卸船的安全性。因為靴部不能正常上升，靴部伸縮浮動的動作要求的第一、三項均無法實現。

4.原因分析

靴部動作機構主要由一個垂直方向的滑動機構一個和水平方向的滑動機構組成。垂直方向的滑動機構，實現靴部的整體上下移動，水平方向的滑動機構實現水平方向的伸縮和保證鏈條的張緊。

靴部動作的動力由垂直和水平的兩個液壓缸提供。兩個液壓缸直徑相同，串聯連接，水平液壓缸比垂直液壓缸長340MM，理想條件下，不僅保證垂直、水平方向同步運動，并且能夠保證鏈條的張緊力。

圖3

圖3所示為忽略了安全、控制等部件的液壓系統示意圖。當P口充壓，垂直液壓缸伸出頂升靴部時，同步使水平液壓缸伸長水平段，保證鏈條處于張緊狀態。P口泄壓時，靴部在自重的作用下，降低位置，固定長度的鏈條將水平液壓缸壓回，鏈條依然處于張緊狀態。

實際應用中，一方面靴部的重心和垂直軌道并不在同一垂線上，靴部對垂直軌道的壓力比較大，一方面靴部工作時要深入船艙內部，工作環境惡劣，很難保證軌道良好的清潔和潤滑條件，甚至軌道也可能產生少許變形，都使垂直軌道阻力和水平軌道阻力大幅增加。靴部上升時需要的頂升力

F總=F靴部自重+F鏈條張緊+F水平軌道阻力+F垂直軌道阻力

水平軌道阻力和垂直軌道阻力的增大，靴部提升所需的力超過了液壓系統的設定值，從而導使靴部的提升不能動作。目前液壓系統的工作壓力已經達到230bar，接近泵的極限工作狀態250bar。

為了保持鏈條的張緊，液壓系統在水平液壓缸無桿腔一側維持預設的工作壓力Pp，如果水平軌道阻力過大，工作壓力Pp不能有效推動水平方向滑動，就會導致鏈條張緊失效。

除了軌道阻力的影響，水平液壓缸無桿腔一側的工作壓力Pp及安全溢流壓力Ps設定不當則會造成鏈條在工作過程中松緊逐漸變化：

如果工作壓力Pp或安全溢流壓力Ps偏低，靴部在運行過程中受到沖擊等影響，無桿腔一側壓力超過安全溢流壓力Ps造成泄壓，水平液壓缸微微縮回，而工作壓力Pp不能使液壓缸及時伸長，造成鏈條逐漸變松的現象。

如果安全溢流壓力Ps設定偏高，船艙隨波浪浮動托起鏈條的懸垂部分，鏈條張力減小，在工作壓力Pp作用下水平液壓缸微微伸長，而安全溢流壓力Ps偏高，水平液壓缸無桿腔一側不能在鏈條張力過大時及時泄壓，造成鏈條逐漸變緊的現象。

調整時，可首先保持比較高的工作壓力Pp，調整安全溢流壓力值，直至出現溢流泄壓的聲音，使鏈條張力達到適當偏緊的程度，再調低工作壓力Pp，比安全溢流壓力Ps低約10bar左右，觀察運行效果，適當微調工作壓力Pp即可。

5.改進措施

5.1及時清理、潤滑垂直和水平軌道，確保動作順暢。

5.2調整靴部的自動升高程序更改為自動升高懸臂的俯仰角度。不僅動作可靠，也不涉及靴部的水平動作，減少和船艙的碰撞風險。

5.3獨立設計靴部垂直液壓缸和水平液壓缸的液壓系統，通過控制系統協調兩者的同步。把靴部的動作和鏈條的張緊作為兩個問題進行分別解決，降低系統的工作壓力，提高液壓系統的可靠性，同時可以有效的減少問題的復雜度。

5.4操作界面增加鏈條張緊力調整的相關內容。連續卸船機運行是必須有司機值守的，增加調整張緊力的界面后，可以讓操作人員發現鏈條張緊異常時，方便、及時的調整。

6 結語

靖海發電公司的卸船機已經采用改進方案的第1、2條進行改進，運行狀況良好，能夠保證鏈條的穩定、合適的張緊力。船艙浮動時，懸臂俯仰系統可靠的自動動作，有效的避免碰撞風險。第3、4項涉及的改動內容比較多，建議在制造時或作為項目進行改進。

作者簡介

江長超（1975-）河南洛陽人，工程師，一直從事卸、輸煤檢修、運行及管理工作。