翻車機端環磨損修復技術研究和應用

王傳飛

（河北港口集團港口機械有限公司，河北 秦皇島 066000）

秦皇島港煤二期的B2F翻車機出口端環與軌道之間磨損較大，針對該問題曾在近8年進行過五次維修，第一次和第二次維修采用增加普通鐵墊板，兩年后發現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月發現端環和軌道之間的間隙仍變大，并且端環軌道產生多處裂紋，甚至有兩處軌道底板貫穿斷裂。隨后又對其他翻車機端環進行深入檢查，B2F翻車機入口端環與軌道存在間隙，B1F翻車機入口和出口端環也出現間隙并伴隨著軌道產生裂紋，之前幾次進行端環維修就發現一個規律：中間磨損嚴重，兩側磨損較輕。2020年，在對端環軌道及墊板拆除后發現，磨損情況更加嚴重。

兩臺翻車機兩側端環磨損，中間端環基本不磨損的異常情況急需查找具體原因以便后續設備管理，同時，端環磨損修復技術需要重新研究，以便較好地解決端環不均勻磨損情況。

1 總體思路

（1）從理論分析兩臺翻車機都出現兩側端環磨損而中間基本不磨損的異常情況，查找到問題癥結以及采取必要的預防措施。

（2）針對端環磨損呈現“中間嚴重，兩側較輕”現象，研究一種經濟、安全、可靠的修復技術，以降低端環磨損維修頻次，提高端環的使用壽命。

2 詳細內容

2.1 不同端環受力分析

煤二期兩臺翻車機結構基本相同，以B2F翻車機端環為研究對象，共有4個端環，從左到右以次為端環1、2、3、4，根據查詢技術資料，兩節翻車機自重約154.9t，其中，單個端環重量約26.4t，每節翻車機箱型梁自重約24.6t。火車車型以C80B為研究對象，表1為C80B車型的基本參數。

表1 C80B車型的基本參數

考慮兩節翻車機關于中心對稱，我們只研究一節翻車機端環受力情況。假設第一個端環承受托輥支撐力為F1，第二個端環承受托輥支撐力為F2，單個端環重量為G1，箱型梁重量為G2,火車皮連同煤炭總重為G3，畫出翻車機等效簡力圖如圖1、2所示，loc=5460mm，lbc=7000mm，lob=1540mm。

根據力系平衡條件可知

圖1 一節翻車機端環受力示意圖

圖2 一節翻車機等效簡力圖

把相關參數代入可求得F1=123.6t，F2=53.8t。

根據計算結果可以清楚看出，第一個端環承載力為第二個端環承載力的2.3倍。理論計算結果很好解釋翻車機兩側端環磨損嚴重的異常現象；同時，通過對不同端環受力結果分析，也為今后的設備管理工作提供有效的理論支撐以及采取必要的預防措施。

2.2 已有技術對比

根據現有修復主要幾種技術：一是簡單測算不同區域端環磨損的深度，然后，在上面鋪設鐵板或者不銹鋼板；二是使用一種鐵基橡膠組合的墊板，依靠橡膠彈性來補償磨損；三是整體更換端環。

第一種技術存在問題分析：首先，翻車機端環不同區域磨損量不同，添加的墊板很難做到不同區域適應性的厚度，因此,軌道與端環之間必然存在間隙，隨著使用時間增加，原磨損位置會更加嚴重見圖3。

圖3 添加墊板后端環與軌道示意圖

B2F翻車機在2013年磨損初期就采用該技術，當時，端環磨損呈現“中間嚴重，兩側較輕”“水平位置處磨損最大，往兩側遞減”，根據使用效果來看，基本一年多需要更換一次墊板。2020年，發現端環軌道存在多處裂紋，主要原因就是中間磨損嚴重，軌道腹板與底板往復疲勞斷裂。因此，該技術不適用于現在的B2F翻車機端環磨損修復。

第二種技術存在問題分析：相較于第一個技術，使用鐵基橡膠復合材料，能夠依靠橡膠的彈性填充軌道與端環之間的間隙。但根據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問題：首先，橡膠必須為進口材質，價格昂貴；其次，考慮橡膠最小厚度問題，對于磨損較少的地方不太適用，否則，影響端環直徑；再者，橡膠墊板使用壽命1～2年，只是減緩端環磨損；最后，為采購合適橡膠墊板，需要提前測量端環磨損，這就要求把軌道拆除測量，而由于端環軌道已經斷裂，急需處理，因此，從工期上也不符合要求。

第三種技術存在問題分析：該技術主要成本高，并且周期長，再者翻車機整體端環鋼結構并無大礙，還不到報廢階段，因此，該技術也不適用。

2.3 新技術提出

分析已有端環磨損修復技術基礎上，在秦皇島港甚至其他港口翻車機端環修復中，首次提出一種新的翻車機端環磨損修復技術：選取與母材相同焊條，在制定的焊接工藝下在端環磨損處補焊，選取合適的檢測基準面，使用直尺靠在兩側的檢測基準面上粗打磨，然后，再精打磨，基本上達到原有的尺寸精度。新的技術涵蓋翻車機多次定位、檢測基準的選取、焊接工藝選定以及合理利用好廢舊軌道來降低成本。

（1）檢測基準的選取。端環截面尺寸均為φ8000mm，而磨損的只是于軌道接觸的區域，其他區域涂抹防銹漆，基本上保持了原有的機加工面，因此，對該區域的防銹漆進行打磨，露出加工面，作為后序檢測的依據。

（2）焊接工藝的選定。根據技術文件查詢，端環采用Q345D材質，為防止低合金鋼熱影響區脆化，本次焊接工藝措施主要是采用小的線能量分段跳焊，減少高溫區停留時間。為提高工作效率和焊接質量，采用氣體保護焊，藥芯焊絲，具體參數見表2。

表2 焊接工藝參數

煤二期B2F翻車機端環磨損修復運行以后，狀態良好。之后，又把該修復技術又應用于B1F翻車機兩個磨損的端環。新的翻車機端環磨損修復技術，可以應用于同工況下的翻車機端環維修。