巴潤礦WK—20型電鏟冬季故障高發(fā)原因及處理辦法

趙樹峰　朱雷濤　周志

摘要：WK-20電鏟是我公司引進(jìn)的大型礦用機(jī)械正鏟式挖掘機(jī)。本文通過對(duì)WK-20電鏟氣控系統(tǒng)、潤滑系；統(tǒng)以及大型結(jié)構(gòu)件等的分析與研究，我們確定高寒地區(qū)對(duì)設(shè)備使用的影響因素，并對(duì)這些影響因素采取了進(jìn)一步的解決措施，保證了設(shè)備正常高效的使用。

關(guān)鍵詞：WK-20電鏟；故障；低溫冷脆；低溫氣控系統(tǒng)穩(wěn)定性

低碳鋼在低溫下會(huì)發(fā)生突然的斷裂，鋼材的很多力學(xué)指標(biāo)隨著溫度化而發(fā)生改變。尤其隨著溫度的降低，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞時(shí)的名義應(yīng)力非常低。隨著溫度的降低，鋼材的脆性增大，塑性降低，結(jié)構(gòu)的性能也發(fā)生很大的變化。為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全，不僅要考慮結(jié)構(gòu)在某個(gè)溫度下的狀態(tài)，更需要了解在某個(gè)溫度范圍結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的變化規(guī)律。

1.工作環(huán)境及設(shè)備簡介

巴潤礦業(yè)位于蒙古高原南部，屬內(nèi)陸干燥氣候區(qū)。由于受西伯利亞、貝加爾湖和溫都爾汗等強(qiáng)冷空氣的影響，低溫少雨，干旱多風(fēng)，溫差變化大。春旱風(fēng)沙大，夏短雨集中，秋爽多日照，冬長天寒冷。冬季長達(dá)7個(gè)月之久，一月平均氣溫-16.2℃，極端最低氣溫-35.1℃。氣溫在20℃以上的夏季為29.4天。

巴潤礦業(yè)引進(jìn)三臺(tái)太原重工WK-20型電鏟。WK-20B型電鏟推壓機(jī)構(gòu)采用齒輪-齒條推壓方式。鏟斗采用鑄焊結(jié)構(gòu)。斗體采用高強(qiáng)度鋼板盒鑄造高錳鋼斗唇焊接而成。斗桿采用雙梁、變截面和變板厚組合式高強(qiáng)度斗桿，推壓齒條采用高猛鋼鑄造齒條。起重臂采用單梁箱形焊接結(jié)構(gòu)，根腳與回轉(zhuǎn)平臺(tái)采用大跨距銷軸聯(lián)接。推壓機(jī)構(gòu)采用硬齒面圓柱齒輪傳動(dòng)，并配有力矩限制裝置。雙腳支架前壓桿和后拉桿采用板梁焊接結(jié)構(gòu)?？?yán)K裝置采用四根等長的死繃?yán)K結(jié)構(gòu)。回轉(zhuǎn)平臺(tái)采用箱形焊接結(jié)構(gòu)。提升機(jī)構(gòu)采用硬齒面圓柱齒輪傳動(dòng)裝置，提升鋼絲繩采用單卷筒雙鋼繩纏繞方式?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用立式同軸硬齒面圓柱齒輪傳動(dòng)裝置，回轉(zhuǎn)立軸采用簡支梁支承結(jié)構(gòu)。輥盤的輥?zhàn)硬捎脠A錐形結(jié)構(gòu)。底座和履帶板架采用焊接結(jié)構(gòu)。履帶板行走裝置采用多支點(diǎn)支承型式，驅(qū)動(dòng)方式采用左、右履帶板單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。行走減速機(jī)采用硬齒面圓柱齒輪傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輪、張緊輪、支重輪等采用合金鋼或高錳鋼鑄件或鍛件，履帶板采用高錳鋼鑄件 。

2.現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)巴潤礦業(yè)公司三臺(tái)WK-20型電鏟2013年全年的故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，巴潤WK-20型電鏟冬季故障次數(shù)高于夏季故障次數(shù)。根據(jù)單體故障來看，巴潤礦業(yè)地處高寒地區(qū)，設(shè)備本體極端最低氣溫-40℃左右。嚴(yán)重影響了設(shè)備氣控系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及設(shè)備本體的正常運(yùn)行。

3.氣控系統(tǒng)故障發(fā)生率高及改進(jìn)措施

3.1氣控系統(tǒng)原理及故障主要表現(xiàn)

礦用挖掘機(jī)氣路系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)組、干燥機(jī)組、防凍器、各控制閥、管道等元件組成。分成上下兩路輸送。平臺(tái)上部氣路，輸送到潤滑室內(nèi)氣動(dòng)加脂（油）泵、提升和回轉(zhuǎn)制動(dòng)盤、喇叭、推壓制動(dòng)盤；下部氣路通過旋轉(zhuǎn)油氣接頭輸送到下部氣包，再次儲(chǔ)存保壓后送到行走制動(dòng)器。故障主要表現(xiàn)：①氣體管路結(jié)冰。②電磁閥沒有電源或電磁閥結(jié)冰。③壓力繼電器信號(hào)返回PLC后不能保證抱閘打開。④抱閘故障。

3.2防止和消除氣控系統(tǒng)單體故障發(fā)生率較高的措施

（1）將車下減壓閥、電磁閥、氣體管路全部改造移至有加熱的潤滑室內(nèi)，只布置一根氣管通往行程抱閘。

（2）將壓力繼電器安裝在行程抱閘快速排氣閥前。

（3）對(duì)原行程氣控系統(tǒng)加裝空氣干燥器。除去壓縮空氣中的水分，油污，防止管路繡蝕；防止氣動(dòng)元件結(jié)冰，保護(hù)氣動(dòng)閥、氣動(dòng)泵、氣缸等元件，使氣路系統(tǒng)能正常地工作。

（4）對(duì)原行程氣控系統(tǒng)管路加裝加熱毯。

4.各部零件斷裂和大型結(jié)構(gòu)件開裂增加及改進(jìn)措施

4.1各部零件斷裂主要表現(xiàn)

（1）提升減速機(jī)一軸、二軸斷裂。

（2）行程末級(jí)減速機(jī)一軸斷裂。

（3）推壓減速機(jī)二軸斷裂。

（4）大型結(jié)構(gòu)件焊口開裂。

4.2防止和消除鋼結(jié)構(gòu)低溫冷脆現(xiàn)象的措施

在長期的工程實(shí)踐中，人們總結(jié)出一整套防止和消除鋼結(jié)構(gòu)低溫冷脆現(xiàn)象的措施。這些措施是建立在大量理論試驗(yàn)研究成果及工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并涉及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作加工安裝和運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)階段。下面就選材、結(jié)構(gòu)類型的選擇、降低應(yīng)力集中法、制作加工和安裝工藝等主要方面進(jìn)行討論。

4.2.1鋼材的選用

在選材上應(yīng)考慮以下因素：構(gòu)件的重要性、構(gòu)件制作加工及安裝的溫度條件和工藝條件等。有時(shí)還取決于所采用鋼材的極限厚度以及構(gòu)件的結(jié)構(gòu)型式。

4.2.2結(jié)構(gòu)型式的選擇

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)型式的選擇應(yīng)遵循以下原則：①盡量減小由結(jié)構(gòu)型式和加工工藝引起的應(yīng)力集中；②降低應(yīng)力集中區(qū)由于焊接熱影響造成的局部塑性變形；對(duì)組合截面的構(gòu)件應(yīng)保證其截面的完整性；③盡量選用較薄的板材等。

4.2.3降低應(yīng)力集中法

降低應(yīng)力集中法也就是從提高抗低溫冷脆性能角度出發(fā)人為地調(diào)整構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)。有利于降低應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)型式的改變都能使其韌脆轉(zhuǎn)變溫度降低，即降低構(gòu)件產(chǎn)生脆性裂紋的危險(xiǎn)性。

4.2.4制作加工和安裝技術(shù)措施

有關(guān)制作加工和安裝工藝方面的技術(shù)措施是建立在以下原則基礎(chǔ)上的：①鋼材冷加工會(huì)引起冷變形，因此在加工過程中不允許使鋼材過分硬化和產(chǎn)生裂紋、擦痕等等缺陷；②對(duì)焊接構(gòu)件盡量排除未焊實(shí)和其它的焊縫及被連接構(gòu)件中的焊接缺陷；③在焊接過程中不允許在焊件中遺留較大的熱塑性變形及其殘余應(yīng)力。

5.結(jié)束語

北方冬季天氣寒冷，嚴(yán)重影響大型設(shè)備的使用，而鋼鐵的低溫下的性質(zhì)很大變化，脆性增加，因此會(huì)發(fā)生突然地脆性斷裂，這對(duì)實(shí)際的工程應(yīng)用帶來很大的麻煩。從鋼材力學(xué)性能隨溫度的變化趨勢可以看出，對(duì)于防止脆性斷裂的設(shè)計(jì)，最危險(xiǎn)的溫度范圍是在韌脆轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間。在這個(gè)區(qū)間里，隨著溫度的變化，鋼材的一些韌性指標(biāo)會(huì)發(fā)生急劇的變化。在實(shí)際設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮溫度的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]WK-20型礦用機(jī)械正鏟式挖掘機(jī)產(chǎn)品說明書.太原重工股份有限公司，2009.

[2]陳積偉.工程材料；機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：趙樹峰（1986.11—），男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，機(jī)械助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。