2100BL型挖掘機(jī)推壓限位裝置的改進(jìn)

黃俊亮

摘 要：挖掘機(jī)推壓限位裝置以前由行程開(kāi)關(guān)和蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)等組成，由于采用硬連接傳動(dòng)，沒(méi)有緩沖作用，易損壞，為此采用編碼器和PLC進(jìn)行限位控制，并改為鋼絲軟傳動(dòng)。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；PLC；斗桿限位；觸摸屏限位設(shè)置

前言

江西德興銅礦采礦場(chǎng)共有十四臺(tái)挖掘機(jī)（俗稱電鏟），擔(dān)負(fù)著繁重的礦山采剝?nèi)蝿?wù)。電鏟包括行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)以及推壓機(jī)構(gòu)，推壓機(jī)構(gòu)是電鏟的主要機(jī)構(gòu)之一，其作用是使斗桿前伸或回收，配合提升機(jī)構(gòu)完成挖掘任務(wù)。斗桿前伸時(shí)如沒(méi)有限位保護(hù)措施，因?yàn)閼T性作用很容易導(dǎo)致斗桿甩出去，導(dǎo)致重大設(shè)備安全事故；回收時(shí)如沒(méi)有限位保護(hù)措施，也會(huì)因?yàn)閼T性作用導(dǎo)致斗桿回收過(guò)度撞擊電鏟懸臂，嚴(yán)重影響電鏟的使用壽命，因此，電鏟的推壓限位裝置的作用就顯得尤為重要。

原來(lái)電鏟的推壓限位裝置安裝在推壓減速箱右側(cè)的后半部，由推壓二軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，再帶動(dòng)兩個(gè)凸輪。當(dāng)齒條運(yùn)動(dòng)至事先設(shè)定的位置（由電工和電鏟司機(jī)配合設(shè)定）時(shí)，凸輪就會(huì)頂?shù)絻蓚€(gè)行程開(kāi)關(guān)，分別發(fā)出一級(jí)、二級(jí)限位信號(hào)。

在實(shí)際使用中，由于電鏟的推壓機(jī)構(gòu)是剛性傳動(dòng)，沒(méi)有任何的緩沖，很容易出現(xiàn)齒條錯(cuò)齒故障，造成減速箱中的蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)錯(cuò)位卡死，甚至折斷，致使推壓限位裝置失去作用，從而導(dǎo)致重大設(shè)備安全事故的發(fā)生。為此，在大修階段對(duì)其中的一臺(tái)電鏟（5#鏟）進(jìn)行了改進(jìn)。

1 故障

電鏟在實(shí)際使用中，由于推壓機(jī)構(gòu)是剛性傳動(dòng)，沒(méi)有緩沖作用，會(huì)發(fā)生齒條錯(cuò)齒故障，出現(xiàn)錯(cuò)齒故障，會(huì)較大影響電鏟的懸臂、斗桿、推壓小齒輪和齒條的使用壽命。出現(xiàn)錯(cuò)齒的主要原因：電鏟鞍形滑動(dòng)板（護(hù)柄套）與斗桿的間隙調(diào)整不合適，間隙過(guò)大，造成推壓時(shí)抖動(dòng)過(guò)大，從而使減速器中的蝸輪蝸桿傳動(dòng)錯(cuò)位卡死，嚴(yán)重時(shí)折斷。造成限位裝置不起作用，司機(jī)操作時(shí)過(guò)推或過(guò)收，使斗桿齒條錯(cuò)位。限位裝置失效，有可能會(huì)導(dǎo)致斗桿在電鏟工作時(shí)飛出去，導(dǎo)致重大設(shè)備安全事故的發(fā)生。為此，在大修階段對(duì)其中的一臺(tái)電鏟（5#鏟）進(jìn)行了改進(jìn)。

2 改進(jìn)方法

方法：去掉以前的推壓限位裝置，采用編碼器和PLC進(jìn)行推壓結(jié)構(gòu)的推壓及回收的限位控制。改進(jìn)的推壓限位裝置由絕對(duì)值編碼器、轉(zhuǎn)換模塊、西門子200系列PLC CPU224模塊和觸摸屏，原理如圖1所示。

圖1

絕對(duì)值編碼器安裝在右推壓引出軸上，采用軟連接，可以實(shí)時(shí)反映斗桿的位置，再通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊將斗桿位置信號(hào)傳送給西門子PLC模塊并顯示在駕駛室操作臺(tái)觸摸屏上。觸摸屏上顯示了實(shí)際斗桿位置值，可以設(shè)置推壓限位值和回收限位值。

3 控制流程圖

根據(jù)斗桿限位報(bào)警設(shè)計(jì)的要求，現(xiàn)繪制控制流程圖如圖2所示。

4 PLC程序T型圖

在斗桿前升和回收的運(yùn)行過(guò)程中，將斗桿實(shí)際位置值與回收限位、推壓限位設(shè)定值相比較，達(dá)到設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警，程序T型圖如圖3所示。

圖3 PLC程序T型圖

5 平時(shí)維護(hù)故障分析

（1）故障現(xiàn)象：運(yùn)行時(shí)，設(shè)置屏上推壓限位值、回收限位值、實(shí)際斗桿值都顯示為“#”；原因分析：通訊未連接上。排除方法：a.檢查操作面板與PLC之間的通訊電纜有無(wú)脫落。b.CPU224模塊電源線有無(wú)脫落。（2）故障現(xiàn)象：設(shè)置屏無(wú)顯示。原因分析：設(shè)置屏電源丟失。排除方法：a.檢查控制箱內(nèi)空開(kāi)是否合上。b.設(shè)置屏電源線有無(wú)脫落。c.24V電源模塊損壞。

6 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

以前2100BL型號(hào)的電鏟采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)式推壓限位，每次重新卸裝斗桿后都要電工去推壓平臺(tái)上重新手動(dòng)設(shè)置推壓和回收限位，改進(jìn)后只需要在駕駛室觸摸屏上設(shè)置即可，操作簡(jiǎn)單方便，電鏟司機(jī)自己就可以操作完成；改進(jìn)后的推壓限位定位準(zhǔn)確，且不容易發(fā)生位置偏移，確保了挖掘的安全性；需要解除/推壓限位時(shí)只需要在觸摸屏上點(diǎn)擊解除/恢復(fù)按鍵即可，簡(jiǎn)單直觀。

7 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)在5號(hào)鏟的三年多的實(shí)際使用，證明改造后的推壓限位裝置完全可以取代原來(lái)的限位系統(tǒng)；采用PLC控制技術(shù)，性能更安全可靠，大大提高了推壓小齒輪及斗桿的使用壽命。

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