翻車機(jī)端環(huán)磨損修復(fù)技術(shù)研究和應(yīng)用

王傳飛

（河北港口集團(tuán)港口機(jī)械有限公司，河北 秦皇島 066000）

秦皇島港煤二期的B2F翻車機(jī)出口端環(huán)與軌道之間磨損較大，針對(duì)該問題曾在近8年進(jìn)行過五次維修，第一次和第二次維修采用增加普通鐵墊板，兩年后發(fā)現(xiàn)墊板銹蝕變薄甚至竄出來，第三次和第四次采用不銹鋼板作為墊板，第五次由于間隙存在使得軌道接頭開裂。2020年4月發(fā)現(xiàn)端環(huán)和軌道之間的間隙仍變大，并且端環(huán)軌道產(chǎn)生多處裂紋，甚至有兩處軌道底板貫穿斷裂。隨后又對(duì)其他翻車機(jī)端環(huán)進(jìn)行深入檢查，B2F翻車機(jī)入口端環(huán)與軌道存在間隙，B1F翻車機(jī)入口和出口端環(huán)也出現(xiàn)間隙并伴隨著軌道產(chǎn)生裂紋，之前幾次進(jìn)行端環(huán)維修就發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律：中間磨損嚴(yán)重，兩側(cè)磨損較輕。2020年，在對(duì)端環(huán)軌道及墊板拆除后發(fā)現(xiàn)，磨損情況更加嚴(yán)重。

兩臺(tái)翻車機(jī)兩側(cè)端環(huán)磨損，中間端環(huán)基本不磨損的異常情況急需查找具體原因以便后續(xù)設(shè)備管理，同時(shí)，端環(huán)磨損修復(fù)技術(shù)需要重新研究，以便較好地解決端環(huán)不均勻磨損情況。

1 總體思路

（1）從理論分析兩臺(tái)翻車機(jī)都出現(xiàn)兩側(cè)端環(huán)磨損而中間基本不磨損的異常情況，查找到問題癥結(jié)以及采取必要的預(yù)防措施。

（2）針對(duì)端環(huán)磨損呈現(xiàn)“中間嚴(yán)重，兩側(cè)較輕”現(xiàn)象，研究一種經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的修復(fù)技術(shù)，以降低端環(huán)磨損維修頻次，提高端環(huán)的使用壽命。

2 詳細(xì)內(nèi)容

2.1 不同端環(huán)受力分析

煤二期兩臺(tái)翻車機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，以B2F翻車機(jī)端環(huán)為研究對(duì)象，共有4個(gè)端環(huán)，從左到右以次為端環(huán)1、2、3、4，根據(jù)查詢技術(shù)資料，兩節(jié)翻車機(jī)自重約154.9t，其中，單個(gè)端環(huán)重量約26.4t，每節(jié)翻車機(jī)箱型梁自重約24.6t。火車車型以C80B為研究對(duì)象，表1為C80B車型的基本參數(shù)。

表1 C80B車型的基本參數(shù)

考慮兩節(jié)翻車機(jī)關(guān)于中心對(duì)稱，我們只研究一節(jié)翻車機(jī)端環(huán)受力情況。假設(shè)第一個(gè)端環(huán)承受托輥支撐力為F1，第二個(gè)端環(huán)承受托輥支撐力為F2，單個(gè)端環(huán)重量為G1，箱型梁重量為G2,火車皮連同煤炭總重為G3，畫出翻車機(jī)等效簡力圖如圖1、2所示，loc=5460mm，lbc=7000mm，lob=1540mm。

根據(jù)力系平衡條件可知

圖1 一節(jié)翻車機(jī)端環(huán)受力示意圖

圖2 一節(jié)翻車機(jī)等效簡力圖

把相關(guān)參數(shù)代入可求得F1=123.6t，F(xiàn)2=53.8t。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以清楚看出，第一個(gè)端環(huán)承載力為第二個(gè)端環(huán)承載力的2.3倍。理論計(jì)算結(jié)果很好解釋翻車機(jī)兩側(cè)端環(huán)磨損嚴(yán)重的異常現(xiàn)象；同時(shí)，通過對(duì)不同端環(huán)受力結(jié)果分析，也為今后的設(shè)備管理工作提供有效的理論支撐以及采取必要的預(yù)防措施。

2.2 已有技術(shù)對(duì)比

根據(jù)現(xiàn)有修復(fù)主要幾種技術(shù)：一是簡單測(cè)算不同區(qū)域端環(huán)磨損的深度，然后，在上面鋪設(shè)鐵板或者不銹鋼板；二是使用一種鐵基橡膠組合的墊板，依靠橡膠彈性來補(bǔ)償磨損；三是整體更換端環(huán)。

第一種技術(shù)存在問題分析：首先，翻車機(jī)端環(huán)不同區(qū)域磨損量不同，添加的墊板很難做到不同區(qū)域適應(yīng)性的厚度，因此,軌道與端環(huán)之間必然存在間隙，隨著使用時(shí)間增加，原磨損位置會(huì)更加嚴(yán)重見圖3。

圖3 添加墊板后端環(huán)與軌道示意圖

B2F翻車機(jī)在2013年磨損初期就采用該技術(shù)，當(dāng)時(shí)，端環(huán)磨損呈現(xiàn)“中間嚴(yán)重，兩側(cè)較輕”“水平位置處磨損最大，往兩側(cè)遞減”，根據(jù)使用效果來看，基本一年多需要更換一次墊板。2020年，發(fā)現(xiàn)端環(huán)軌道存在多處裂紋，主要原因就是中間磨損嚴(yán)重，軌道腹板與底板往復(fù)疲勞斷裂。因此，該技術(shù)不適用于現(xiàn)在的B2F翻車機(jī)端環(huán)磨損修復(fù)。

第二種技術(shù)存在問題分析：相較于第一個(gè)技術(shù)，使用鐵基橡膠復(fù)合材料，能夠依靠橡膠的彈性填充軌道與端環(huán)之間的間隙。但根據(jù)其他公司和港口使用情況來看，使用橡膠墊板存在以下幾個(gè)問題：首先，橡膠必須為進(jìn)口材質(zhì)，價(jià)格昂貴；其次，考慮橡膠最小厚度問題，對(duì)于磨損較少的地方不太適用，否則，影響端環(huán)直徑；再者，橡膠墊板使用壽命1～2年，只是減緩端環(huán)磨損；最后，為采購合適橡膠墊板，需要提前測(cè)量端環(huán)磨損，這就要求把軌道拆除測(cè)量，而由于端環(huán)軌道已經(jīng)斷裂，急需處理，因此，從工期上也不符合要求。

第三種技術(shù)存在問題分析：該技術(shù)主要成本高，并且周期長，再者翻車機(jī)整體端環(huán)鋼結(jié)構(gòu)并無大礙，還不到報(bào)廢階段，因此，該技術(shù)也不適用。

2.3 新技術(shù)提出

分析已有端環(huán)磨損修復(fù)技術(shù)基礎(chǔ)上，在秦皇島港甚至其他港口翻車機(jī)端環(huán)修復(fù)中，首次提出一種新的翻車機(jī)端環(huán)磨損修復(fù)技術(shù)：選取與母材相同焊條，在制定的焊接工藝下在端環(huán)磨損處補(bǔ)焊，選取合適的檢測(cè)基準(zhǔn)面，使用直尺靠在兩側(cè)的檢測(cè)基準(zhǔn)面上粗打磨，然后，再精打磨，基本上達(dá)到原有的尺寸精度。新的技術(shù)涵蓋翻車機(jī)多次定位、檢測(cè)基準(zhǔn)的選取、焊接工藝選定以及合理利用好廢舊軌道來降低成本。

（1）檢測(cè)基準(zhǔn)的選取。端環(huán)截面尺寸均為φ8000mm，而磨損的只是于軌道接觸的區(qū)域，其他區(qū)域涂抹防銹漆，基本上保持了原有的機(jī)加工面，因此，對(duì)該區(qū)域的防銹漆進(jìn)行打磨，露出加工面，作為后序檢測(cè)的依據(jù)。

（2）焊接工藝的選定。根據(jù)技術(shù)文件查詢，端環(huán)采用Q345D材質(zhì)，為防止低合金鋼熱影響區(qū)脆化，本次焊接工藝措施主要是采用小的線能量分段跳焊，減少高溫區(qū)停留時(shí)間。為提高工作效率和焊接質(zhì)量，采用氣體保護(hù)焊，藥芯焊絲，具體參數(shù)見表2。

表2 焊接工藝參數(shù)

煤二期B2F翻車機(jī)端環(huán)磨損修復(fù)運(yùn)行以后，狀態(tài)良好。之后，又把該修復(fù)技術(shù)又應(yīng)用于B1F翻車機(jī)兩個(gè)磨損的端環(huán)。新的翻車機(jī)端環(huán)磨損修復(fù)技術(shù)，可以應(yīng)用于同工況下的翻車機(jī)端環(huán)維修。