PAL T200/40 取料機的改造研究

陳志榮

（廣州市越堡水泥有限公司，廣東 廣州 510000）

PAL T200/40 取料機是我司6000t/h 生產線原料制備中混合石預均化堆場配置的重要設備，同時更是生料研磨系統中的關鍵設備。自2005 年運行至今，由于物料的成分變化、設備部件磨損以及部分構件的初始設計等，已不能滿足現如今的工況條件。由此而造成取料機的故障日益增加，日常的維護維修成本高并且難以保持穩定的運行，對生產造成較大的影響。為解決取料機運行穩定性差及維護維修工作量日益增大的問題，我們針對取料機經常出現的故障以及易磨損的部件進行研究分析，并將近幾年的維修內容進行歸納總結，逐步開始針對性地改造嘗試。經過一段時間調整，嘗試性的改造取得不錯的成效，取料機的故障率大幅下降，日常的維護維修工作量也不斷減少。

1 設備結構以及參數

該混合石取料機與礦山堆料機為一體化設備，適用于圓形堆場。我司的取料機是在圍繞中心柱料場內的圓形軌道上運行，同時料耙沿橋梁往復運行實現全斷面取料，然后通過刮板輸送系統將物料刮至中柱底部經地坑膠帶機運出。取料機由刮板取料機、圓形軌道、料耙、液壓系統、行走調節系統、潤滑系統等組成。取料機的設計取料能力為520T/H，運行速度：0.48m/s；料耙采用液壓驅動模式，往復時間為20s/次，小車的正常取料速度：0.033m/min。料耙大架安裝在取料機行走方向側（取料側）；在機架上設置了3 組重載行走輪子及料耙的遷引鋼絲繩。行走輪分別安裝在機架頂部大梁的上面、側面及側邊立梁的正面，3 個行走輪子為1 組。刮板機的輸送能力為520T/H，運行速度：0.48m/s，電機110kW。

圖1

2 存在的問題

一是料耙大架由多件耙齒梁和結構梁組成，每件耙齒梁上焊接約15 個耙齒，通過耙齒對物料來回疏松,使物料自由下滑至刮板位置，由刮板截取并輸送至中心柱下料口。原耙齒是φ36 的螺紋鋼直接裁剪需要的長度，通過焊接的方式直接焊在料耙梁上。當耙齒磨損嚴重需要更換時，只能選擇直接割除，或者在旁邊重新焊接一根新的耙齒，使得更換耙齒的工作變得繁瑣。且為了保障耙梁的安全，一般在與料耙梁直接焊接的位置很少選擇割除的方式，會導致耙齒梁上積累的殘留物越來越多，加重整個料耙大架的重量。其一，耙齒的材料是螺紋鋼，其硬度很低，有效的使用壽命會很短。其二，我司的混合料成分為石灰石與黏土混合料，黏土摻入比例為6%左右，LSF 控制值為160±15mm, 水份為7%~15%左右。綜合上述2 種原因，導致耙齒磨損較快，一般2 個月左右就必須進行更換。而且耙齒的數量較多，在日常的生產中沒有足夠的時間進行一次性的全部更換，需要分批次進行。如此操作就導致耙齒的長短不一，累積到一定程度時，就會破壞取料端面的平整性，容易出現下料不夠或者塌料的現象，對生產造成影響。如果出現塌料的情況，將對刮板機造成極大的沖擊，損壞刮板、鏈條和結構件，嚴重時甚至會損壞減速機等傳動部件。

二是料耙大架下方布置有多組疏松齒梁，疏松齒梁的主要工作一是將耙齒作業中滑落下來的混合石料繼續疏松，使物料更容易進入刮板范圍內。二是對上方不斷滑落的物料進行緩沖作用，使物料不直接沖擊刮板，穩定刮板的截取量。之前的疏松齒梁僅為由1 根約1.5m 長方鋼制作而成的鋼梁，直接單頭焊接在料耙大架上。疏松齒梁上均勻分布4 個螺紋鋼制的疏松耙齒，結構單一，可承受載荷不大。物料一多就會出現疏松齒梁斷裂的現象，同時疏松耙齒的磨損較快。多組疏松齒梁同線布置，導致4 個均布的疏松耙齒疏松物料的截面小并容易形成斷面，物料下滑至刮板位置的量將減少。在物料水分稍大的條件下，取料量還會大幅下降，造成物料供應不上，導致生料磨需要停機待料。

三是料耙大架通過“7”字型行走架與液壓缸相連，“7”字型行走架布置有3 組重載行走輪。分別為頂部中間導向輪組，側邊處支撐行走輪組，以及底部橫向支撐行走輪組。原設計中行走輪與底座是整體式的，直接焊接在大梁上，這樣會導致在行走輪損壞需要更換時就會失去具體準確的定位尺寸而且安裝位置多次焊接后材質強度會發生變化，嚴重時就需要更換該位置的大梁，維修工作量直線上升。由于沒有具體的定位尺寸，行走輪的定位不精準，同一平面上的輪子與鋼梁的接觸程度不同，就會導致各行走輪受力不均，輪子內部的2 個軸承受力不一。在這種重載的條件下，料耙大架在液壓裝置的推動下頻繁的往復動作，行走輪的軸承尤其容易損壞。即使使用SKF 或FAG 的軸承也難以延長其使用壽命。

四是取料機在圓形軌道上圍繞料場內的中心柱運行，物料通過耙齒梁作用，從料堆下滑至底部疏松齒梁位置，通過疏松齒來回動作對物料進行疏松，使物料進入刮板斗內，再依靠刮板機輸送至中心柱下料口位置。由于取料機的設計為單側料耙的形式，使得取料機長期處于單側取料狀態，刮板機取料端的鏈條長時間受物料阻力等因素影響，相較于非取料端的鏈條更容易拉長。在設備運行一段時間后，取料端與非取料端的鏈條長度就會出現明顯的差異，由于整套鏈條約264 節，通過內積差積累，兩側鏈條長度差異較大，造成刮板鏈條向非取料端跑偏嚴重，鏈條入鏈輪時鏈板與鏈輪出現刮蹭現象，取料機運行狀況存在較大故障隱患。

3 改造方案

一是通過取料機運行狀況以及料耙受力等因素的綜合考慮，并根據現場使用條件，對料耙耙架的耙齒梁進行針對性的改造，設計并制作新型簡單且易更換的料耙。新型耙齒是通過螺栓將耙齒固定在耙齒耙座上，再把耙座焊接于新耙齒梁上，耙座設計為外徑φ50mm，內徑φ31mm,長度為150mm 的厚壁管裝座子，耙齒是使用通過調制處理的尺寸為外徑φ30mm，長度400mm 的圓鋼制作，耙齒硬度得到較大提高。在耙座和耙齒上制作2 個φ13mm 的通孔，按照間隙配合精度方式安裝在管狀耙座，通過M12 螺栓將耙齒和耙座進行緊固安裝。為了保證耙齒穩定性以及強度，2 顆固定螺栓孔距為50mm，改造方案如圖2 所示。由于耙齒材料經過調質處理增強其硬度，使其具有更好的耐磨性。一般耙齒的使用壽命約在1 年以上，耙座與耙齒間隙單邊約0.5mm 左右，更換耙齒時只需將螺栓卸下，就能輕松將磨損耙齒拆除完成更換作業，從而使整個更換耙齒的工作從復雜的切割焊接作業變成簡單的螺栓拆卸工作，大大節省了取料機維修作業的人力投入，減少了維修工作量。

圖2

圖3

二是由于物料是通過疏松齒梁的疏松作用進入刮板機內，疏松齒梁的疏松能力對取料機的作業十分重要，所以疏松齒的穩固及耐磨損尤其重要。通過對現場使用情況以及物料疏松情況進行分析，我們決定使用結構更加穩定的三角形方式制作疏松齒梁，代替原有設計的單一長梁方式。優勢如下：第一，三角形結構具有穩定性的特點，是其他結構所不具備的，疏松齒梁既是疏松齒的承載結構，同時也是自身疏松齒梁的加固結構件，不需要為增加其穩定性而重新焊接加固結構件。第二，利用三角形式的2 個斜梁來代替原有的單一長梁，在同一時間內，斜梁方式的疏松面積達到長梁疏松面積的2 倍，從而使疏松能力得到很大的提升，減少了物料因疏松能力不足而造成的物料堆積。第三，在原長梁方式下，疏松齒成上下形式分布，未形成流暢的疏松下滑路徑，容易使上方物料疏松至下一層時造成物料堆積，需要對物料進行重復疏松，降低了疏松齒的工作效率。因為新式疏松齒梁是使用斜梁形式，耙齒按斜梁形式分布，物料可形成流暢的疏松下滑，斜梁漸進下料的疏松形式讓疏松效率得到顯著提升。第四、混合石底部物料長期受物料堆積擠壓，底部物料緊實疏松阻力較大?？紤]到原疏松齒梁的不穩定性，底部疏松齒無法增加垂直方向疏松齒，底部物料只能靠刮板耙齒尖疏松，刮板耙齒尖磨損嚴重。然而三角形式的疏松齒梁具有穩定的結構性，我們在三角底部位置增加垂直方向疏松齒，通過垂直疏松齒對底部物料進行初步疏松，一定程度上減少了刮板耙齒尖進行耙料時的阻力，從而延長了耙齒尖的使用壽命。

三是“7”字型行走架作為取料機主要的執行機構以及承載機構，行走架的受力狀況對設備運行有著至關重要的作用?！?”字型行走架的特殊結構使得運行時不僅需要考慮料耙耙齒梁組成的耙齒架重量，同時需考慮重載行走輪組的定位與受力情況。首先，得益于耙齒梁的改造項目，在改造時，為保持耙齒架結構的耙齒梁沿用原尺寸250mm*150mm 方鋼制作，其余耙齒梁均改用尺寸為100mm*150mm 方鋼制作。通過對舊式耙齒梁的更換，拆除了原為保證鋼梁剛性而未割除的殘余耙齒，如此整個耙齒架減輕約10t 重量。重量的減輕使“7”字型行走架的底部橫向支撐行走輪組受力減少，行走時輪組的受力情況得到改善。其次，通過對重載行走輪組的針對性分析，我們重新設計了行走輪的安裝定位方式，將安裝底座與行走輪分離成活動的2 部分。重載行走輪組定位重新調整后，底座通過焊接方式焊接在“7”字型行走架上，再使用螺栓和定位銷的方式將行走輪安裝在底座上。這樣不僅避免了輪子更換時無定位尺寸造成的定位不準的問題，而且能更加快速的更換損壞的行走輪，節省了維修時間。最后通過對行走輪的解體分析，發現原行走輪的潤滑方式過于理想化，行走輪使用雙軸承形式，均為雙列調心滾子軸承。在原行走輪的結構上，無法對4列滾子進行潤滑，僅僅是對中間兩側滾子進行潤滑。針對潤滑方式，我們對行走輪內部潤滑通道進行了調整，將原定位環切除1/3，在行走輪內側重新設計潤滑油槽，讓行走輪內部的雙軸承均能得到更好的潤滑，從而延長行走輪的使用壽命。改造后的行走輪如圖4 所示。

圖4

四是刮板機是物料輸送的重要一環。取料機為單側單向的取料形式，由于單側鏈條受力，造成取料端與非取料端的鏈條的長度差異難以避免，無法在取料方式以及鏈條長短上解決鏈條的跑偏問題。通過對刮板機的針對性檢查以及各部件的詳細分析，我們對刮板導向輪與軌道定位方面進行了調整。導向輪是安裝在刮板料斗中間的行走輪，導向輪軌道可以對導向輪的位移進行限制以及糾正，二者的結合對刮板運行起到了至關緊要的導向作用。為了增強其二者的導向作用，我們將導向輪軌道向取料端偏移10mm,使導向輪帶動刮板向取料端側進行偏移，鏈條也隨刮板偏移，通過此舉來補償兩側鏈條的長短差異量，從而改善鏈條跑偏嚴重，避免鏈板斷裂的情況發生。

4 結語

本文通過對取料機各部位運行狀況的針對性研究以及不同故障情況的深入分析，利用停機時間對取料機的幾個具體部位進行了改造調整。得益于各部位改造成果的相輔相成，取料機的故障率大幅降低，從每周投入大量維修人員檢修到現在每月只需少量人員進行磨損件的更換，基本上實現了全年無大故障，整機運行穩定的改造目標。