電驅動液壓臺車電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構性能優化改造

崔永峰

(山東黃金礦業(萊州)有限公司 三山島金礦,山東 萊州 261442)

1 設備性能簡介

三山島金礦使用的DD311 型電動液壓鑿巖臺車與DS311 型電動液壓錨桿臺車屬于某國際公司生產的311 系列電驅動全液壓臺車,是一種高效的電驅動全液壓型臺車,也是310 系列電驅動全液壓臺車的升級替代產品。設備投入使用以來,運行狀況基本正常,能夠滿足生產需要。該類設備利用隨機配備的發動機驅動靜液壓傳動機構完成轉場行走功能,利用隨機配備的主電機帶動液壓泵站為工作機構的液壓系統提供動力,完成鑿巖鉆孔作業與錨桿支護作業。設備的電器系統配備一個主電控柜,位于設備的右后輪與發動機之間,動力電通過電纜卷盤的滑環機構接入主電控柜,再通過主電控柜實現設備作業時的用電控制。

2 項目實施背景

設備的主電控柜固定安裝在一個矩形的支撐框架上,位于矩形支撐框架上的主電控柜背部還安裝了供氣、供水系統額各類壓力開關、發動機的EMR控制器等原件。為了便于維修,設備在出廠時將矩形支撐框架的右下角部位安裝了一個可以轉動的轉軸支座機構,位于矩形支撐框架底部的插銷將支撐架與機體鎖住。當需要進行維修工作時,打開插銷并拉動矩形支撐框架底部的拉手,矩形支撐框架受拉力轉動,主電控柜隨矩形支撐框架一起向外側擺動一定角度,維修人員可以便捷地開展各項維修工作,如圖1 所示。

圖1 支撐框架位置

由于設備長時間在井下作業,受井下含氯離子空氣與淋水(氯離子含量高于海水)的腐蝕、主電控柜的自重比較大、設備行走時因井下現場道路狀況差造成顛簸等因素影響,導致矩形支撐框架右下角部位的轉軸支座機構出現嚴重的腐蝕與變形,機械強度受到一定程度影響,嚴重的還出現斷裂問題,最終造成主電控柜整體隨矩形支撐框架一起歪斜,無法正常拉開,同時還引起主電控柜及內部電氣元件的因振動造成的過早損壞。雖然操作人員按時對矩形支撐框架右下角部位的轉軸支座機構進行注油潤滑,但效果不理想,問題依然存在,主電控柜整體歪斜致使設備在作業、運行過程存在供電方面的安全隱患。

為了徹底對311 系列電驅動全液壓臺車類設備存在的電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構問題進行整改,經過技術人員現場對電控柜矩形支撐框架部位的觀察,并結合廠家提供的圖紙對設備的電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構進行分析,認為電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構使用壽命不可靠的原因為:

(1)電控柜矩形支撐框架的設計在穩固性方面比較薄弱,只有位于矩形支撐框架右下部角部位的一個轉軸支座機構,也就是整個矩形支撐框架只有一個支撐點,其他部位處于無約束的自由狀態,在主電控柜的自重比較大、設備行走時因井下現場道路狀況差造成顛簸的情況下,僅有的一個支撐點受力非常大且不平衡,整體結構很容易損壞,如圖2 所示。

圖2 支撐框架

(2)矩形支撐框架右下部的轉軸支座機構是軸與孔相互配合的結構,支撐軸用螺栓固定在機體上,位于支撐框架右下角部位的孔內安裝襯套,矩形支撐框架整體坐落在支撐軸上,右下角部位的孔與支撐軸配合在一起組成可以相對運動的機構。由于該機構的位置不是在支撐框底部的中心線上,結構件的承載能力相對較弱,且長期處于不平衡載荷狀態下。

(3)轉軸支座機構的受力不平衡,導致機構的襯套與支撐軸的磨損過快,配合間隙過大直接造成潤滑脂泄漏失效。

3 項目的方案措施

確認了電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構損壞的原因后,決定在一臺DD311 鑿巖臺車和一臺DS311 錨桿臺車整機大修時,對電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構進行技術改造。針對造成轉軸支座機構損壞的原因,對電控柜矩形支撐框架的原設計提出新的結構優化方案,在加強整體承載方面進行技術改造。通過與承擔大修工作的廠家技術人員共同研究論證,理論上認為可行,在實際的實施過程中,從材料的選擇、采購和加工工藝都可以正常實施,不存在施工難度。新的技術改造方案為:

(1)對電控矩形柜支撐框架原有的轉軸支座機構進行修復,恢復襯套與支撐軸原有的標準尺寸。

(2)安裝好電控柜矩形支撐框架后,根據電控柜矩形支撐框架與后車體的實際結構關系,在電控柜矩形支撐框架上部設計一套轉軸支座機構(如圖3 所示),該機構的垂直中心線與矩形支撐框架右下角部位原有的轉軸支座機構的垂直中心線重合,形成上、下兩個轉軸支座機構同時承受載荷的狀態。

圖3 新增加的上部轉軸支座機構俯視圖

(3)根據電控柜矩形支撐框架與后車體的相對位置,測量出電控柜矩形支撐框架上部新增加的轉軸支座機構的位置尺寸,根據位置尺寸繪制出所需要的銷軸、座套、各種加固板等零件圖。

(4)各種零部件加工制作完成后,焊接制作成兩種加固板,安裝在矩形支撐框架上部的一個加固板采用螺栓聯接方式固定,安裝在后車體的另一個加固板先與固定筋板焊接,之后再將固定筋板采用螺栓聯接方式固定在后車體上。將加工好的銷軸焊接在矩形支撐框架上部的加固板上,座套安裝在銷軸上之后,再用螺栓將座套與位于后車體的加固板進行定位并固定聯接。

(5)全部組裝結束后,統一進行噴砂除銹及防腐噴漆工藝處理。

4 主要技術創新點

進口電驅動液壓臺車電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構技術改造的應用,為有效解決該類設備存在的電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構損壞現象提供了技術保證,新的技術改造方案科技創新點為:

(1)通過在電控柜矩形支撐框架上部增加一套轉軸支座機構,整個矩形支撐框架由一個支撐點約束受力改變為兩個支撐點約束受力,增加了電控柜矩形支撐框架整體結構的穩固性,解決了電控柜矩形支撐框架支撐點約束受力不合理問題,進一步提高了電控柜矩形支撐框架的整體承受交變載荷的能力。

(2)在電控柜矩形支撐框架上部增加的轉軸支座機構的作用下,位于矩形支撐框架右下部的原有轉軸支座機構的受力不平衡問題得到有效解決,機構的襯套與支撐軸的磨損過快問題也得到有效解決。

(3)焊接制作成的兩種加固板與后車體、電控柜矩形支撐框架之間均采用螺栓聯接方式固定,便于拆卸維修。固定在后車體上的加固板上的安裝座套部位加工有橢圓形孔,座套與加固板之間采用可調節位置的螺栓聯接方式固定,能夠進行位置調整,確保上、下兩個轉軸支座機構的垂直中心線保持重合。

5 應用情況

經過對進口電驅動液壓臺車電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構技術改造,之前在設備實際使用過程中存在的電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構損壞問題得到有效解決。設備運行時主電控柜的晃動量得到有效控制,降低了主電控柜及內部電氣元件因振動造成的損壞,減少了設備的電氣故障,大幅度提高了進口電驅動液壓臺車主電控柜的安全、可靠性,經過一年時間的使用,沒有出現任何問題,滿足運行需要。電控柜矩形支撐框架上部新增加的轉軸支座機構(如圖4 所示)。

圖4 新增加的轉軸支座機構

6 經濟效益分析

主電控柜總成的物流采購價格為15～20 萬元,經過對電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構技術改造,延長了主電控柜的使用壽命,直接節約了主電控柜總成采購成本15～20 萬元。

降低主電控柜及內部電氣元件因振動造成的損壞,減少了電器備件的使用,設備大修周期內(3 年)至少節約電器備件費30 萬元,同時節約維修電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構、維修電控柜體及更換電器備件發生的人工費用10 萬元。

通過開展進口電驅動液壓臺車電控柜支撐框架轉軸支座機構技術改造,每年產生的經濟效益合計:(20 +30 +10)/3=20 萬元。

7 結論

三山島金礦DD311 鑿巖臺車與DS311 錨桿臺車在使用過程中,均過早出現電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構損壞問題,本文針對該問題進行技術改造,設備實際使用過程中存在電控柜矩形支撐框架轉軸支座機構損壞問題得到解決,可有效延長主電控柜的使用壽命。該項技術改造提高了設備主電控柜的安全可靠性,降低了備件、材料的成本費用和設備維修費用,取得了良好的經濟效益和社會效益,值得在同類型設備上推廣應用。