堆料機行走臺車改造

張 偉

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

秦皇島港煤一期2#堆料機自1984 年正式投產以來，一直沒有進行大的維修與改造。多年的運行導致設備各部件疲勞損壞嚴重，各種故障頻發，設備運行穩定性下降，嚴重影響正常堆料作業安全和效率。

1 基本情況概述

行走臺車作為堆料機的重要組成部分，一方面支撐機上回轉平臺、懸臂驅動裝置、懸臂鋼結構及皮帶機等近300 t 的重量，另一方面配合大機沿線移動，進行堆料作業。然而隨著2#堆料機整體老化，行走臺車也陸續出現各種故障，主要有：①行走輪踏面點蝕、掉肉，行走輪系磨損嚴重，行走振動、異響；②行走減速機內磨損嚴重，齒輪間隙變大，傳動沖擊大不平穩，并且油液滲漏明顯；③行走臺車使用的電機為過時的、高耗能產品，不符合當前節能環保的要求；④行走臺車整體鋼結構銹蝕老化、強度降低。

針對上述原因，秦港二公司對煤一期2#堆料機行走臺車進行改造，使其更好地滿足現場使用和維護要求。

2 技術方案

對行走臺車進行技術改造，主要從以下3 個方面入手：①電機、聯軸器、減速機等關鍵零部件的選型計算；②傳動軸、齒輪、軸承、車輪等關鍵受力部件的選材；③行走臺車鋼結構的優化設計。

2.1 關鍵零部件的選型計算

關鍵零部件主要包括電機、聯軸器、減速機。為減輕設計難度，同時保證改造后臺車的運行可靠性，此次改造選用目前在港口設備廣泛使用的產品，電機選用Y 系列，聯軸器選用帶制動輪的梅花膠盤聯軸器，減速機選用FLENDER 系列產品。

電機是行走臺車動力來源，也是整臺堆料機實現走行運動的唯一驅動，因此電機的選擇至關重要。本次改造選用4 臺11 kW、型號為YX3－160M－4 的電機，代替原來的YZD200L－4/16 電機，在保證滿足行走驅動功率的前提下實現高效節能運行。

聯軸器是驅動部分的能量傳遞設備，位于電機和減速機之間，實現能量的平穩傳遞。此次改造選用帶制動輪的梅花膠盤聯軸器。梅花膠盤聯軸器廣泛應用于港口設備中，結構簡單，維修方便，有緩沖減振功能，安全可靠，耐磨，對中精度要求不高，適應能力廣，可用于水平和垂直傳動軸系。聯軸器計算轉矩如下：

式中 Tc——聯軸器計算轉矩，N·m

Tn——聯軸器公稱轉矩，N·m

Pw——驅動功率，取電機功率11 kW

n——驅動轉速，取電機轉速1460 r/min

K——工作情況系數，傳動裝置取2.0

Kw——動力機系數，電動機取1.0

Kz——起動系數，取1.5

Kt——溫度系數，取1.4

經計算，聯軸器的計算轉矩Tc=302 N·m，查閱機械設計手冊，選擇MLL5 系列聯軸器，公稱轉矩Tn=350 N·m，結合電機輸出軸、減速機輸入軸的結構和尺寸、制動輪的直徑，最終選定聯軸器的型號為MLL5－I200//YA42×110/JA30×60。

制動器繼續使用江西華伍的YWZ2－200/25 制動器，該制動器在日常的設備維護中已被證明制動及時、制動力大、故障率低、容易維護。

減速機是驅動部分的重要組成部分，起到降低轉速、提高轉矩的作用。減速機改造是此次臺車改造的重點，舊臺車減速機為大重廠自制配套產品，存在體積笨重、傳動效率低、備件采購困難、維修成本高等問題。為徹底消除上述問題，此次改造選用目前廣泛應用于港口機械的FLENDER 減速機。該品牌減速機性能可靠、標準化系列化水平高、采購及售后有保障，能夠很好的滿足現場使用要求。

改造后的電機輸出轉速為1460 r/min，堆料機的現場走形速度為0.5 m/s，車輪直徑為630 mm，傳動齒輪速比暫定為34/38，由式（2）～式（5），計算出減速機的傳動比為86.1。

式中 i1——減速機傳動比

ω1——減速機輸入軸角速度，rad/s

ω2——減速機輸出軸角速度，rad/s

式中 n1——電機轉速，r/min

式中 i2——驅動軸與車輪傳動比

ω3——臺車車輪角速度，rad/s

式中 v——臺車行走速度，m/s

R——臺車車輪半徑，m

查閱FLENDER 減速機樣本，同時為節省安裝空間，采用錐齒輪傳動形式減速機，初步定為型號為W3DL6 的減速機，其主要參數見表1。改造后臺車驅動見圖1。

表1 減速機參數表

圖1 改造后臺車驅動

2.2 關鍵受力部件的選材

行走臺車的關鍵受力部件包括傳動軸、齒輪、軸承、車輪，這些部件一方面承擔上方大機重量，另一方面傳動扭矩，實現大機的移動，在實際運行中受力最大、最易磨損甚至損壞，因此其可靠性尤為重要。此次改造傳動軸和齒輪選用45#材料，經過淬火處理，保證強度和韌性。車輪要求踏面淬火硬度363～401 HB，踏面深10 mm 處硬度269 HB 以上，從而避免長期運行造成的踏面點蝕、掉肉現場。

2.3 臺車鋼結構設計

臺車鋼結構采用雙層“人”字框架結構，通過4 根700×580的立柱支撐堆料機回轉平臺，每個立柱用12 根10.9 級的高強螺栓與平臺固定。底層由8 組小臺車、共16 個行走輪支撐在軌道上，4 組驅動裝置間隔布置在臺車內側，由特制的支架支撐，兩側電機、制動器、減速機對稱布置。

錨定裝置對稱布置在臺車內側，用于固定堆料機，防止大風對堆料機的吹動。此次改造為減少臺車對壩基的占用空間，在保證防風安全的前提下，通過加厚錨定裝置鋼板，由雙側錨固改為單側錨固，極大地方便了人員在壩基通行。

緩沖裝置布置在臺車前后兩端，用于緊急時刻堆料機的強制停止。此次改造將止擋座由末端軌道面上改為末端軌道兩側地基上，有效解決了因大機撞擊止檔造成的軌道斷裂，同時在地基上預埋止檔，強度高，耐撞擊。

掃軌裝置布置在臺車行走輪前后兩端，用于清理軌道面上的煤雜，避免行走輪踏面的過早損壞。此次改造將放置掃軌木頭的鋼管改為方形，并將上口封閉，解決了掃軌失效的問題。圖2為應用SolidWorks 三維軟件設計的單組臺車模型。

圖2 單組臺車三維模型

2.4 新臺車的技術參數

改造后的臺車技術參數見表2。

表2 新臺車技術參數表

3 應用情況

改造后的臺車自從安裝試運行以來沒有發生故障，車輪行走沒有振動、異響等，大機行走平穩，運行良好，達到了預期效果。

4 結語

此次改造有效克服了舊臺車存在的缺陷，具有以下優點：①實現了電機、聯軸器、減速機等關鍵零部件的標準化，提高了設備管理效率，降低了設備維護成本；②提高了傳動軸、齒輪、軸承、車輪等易損件的材料強度等級，保證了關鍵受力部件的可靠性；③優化了臺車鋼結構設計，縮減了臺車重量和體積，方便了日常設備檢查和維修；④完善了臺車的附屬功能，如防風錨定、軌道清煤等；⑤臺車整體運行穩定性、可靠性、安全性得到提升。