斗輪機(jī)俯仰裝置的改進(jìn)設(shè)計闡述

鄒威

摘要：在我國工業(yè)化發(fā)展水平逐漸提升的形勢下，作為一種大型運輸設(shè)備，斗輪堆取料機(jī)在各大港口中的應(yīng)用也越來越廣泛。且在實際應(yīng)用過程中，雖然表現(xiàn)出了運輸效率高、環(huán)保性能好、安全系數(shù)高、能源消耗小等諸多特點，但也暴露出了俯仰裝置設(shè)計不合理的問題?；诖?，本文重點針對斗輪機(jī)俯仰裝置的改進(jìn)設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：斗輪機(jī)，俯仰裝置，設(shè)計改進(jìn)

在港口這種大型運輸場所中，斗輪堆取料機(jī)已經(jīng)成為必不可少的一種散料裝卸設(shè)備之一。根據(jù)多年的使用經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)的應(yīng)用雖然具有高效、節(jié)能、低損耗特點，但是由于體積過于龐大，斗臂過長以及負(fù)荷量過大等問題的存在，其產(chǎn)生的慣性也非常大。如果不能對慣性進(jìn)行妥善的處理，將會出現(xiàn)斗臂振動過大，設(shè)備無法正常運行的問題。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)對斗輪機(jī)的俯仰裝置的液壓油路系統(tǒng)進(jìn)行重點的分析與改造。

一、斗輪機(jī)俯仰裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計的缺陷

俯仰裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計缺陷是現(xiàn)階段絕大多數(shù)斗輪機(jī)都存在的問題。在不深入研究液壓缸的情況就直接投入使用的情況極為普遍，所以斗輪機(jī)在日常運行過程中，普遍存在著各種各樣的、原本可以有效消除的質(zhì)量隱患和安全隱患。而斗輪機(jī)在日常運行過程中發(fā)生頻率最高的懸臂液壓故障，主要包含以下三種：第一振動故障、第二噪音故障、第三使用情況等。如果這些故障得不到徹底的解決與消除，那么設(shè)備的運行質(zhì)量將會受到嚴(yán)重的影響。甚至，如果斗輪機(jī)受損嚴(yán)重，還可能會威脅到設(shè)備操作人員的身體健康和生命安全。近幾年來，雖然相關(guān)人員改進(jìn)了設(shè)備的運行效率和功率，降低了相關(guān)故障的出現(xiàn)幾率，但是依然沒有從根源上解決這些問題，只是對這些問題的預(yù)計范圍進(jìn)行了控制。如果不對斗輪機(jī)俯仰裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，這些問題將得不到徹底的解決，整個設(shè)備的運行效率就會降低。由此可見，斗輪機(jī)俯仰裝置的設(shè)計缺陷，已經(jīng)對港口的運輸工作效率和工作質(zhì)量的提升產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

二、斗輪機(jī)俯仰裝置運行問題的產(chǎn)生原因

在斗輪機(jī)的日常運行過程中，如果俯仰裝置出現(xiàn)問題故障，那么將會出現(xiàn)懸臂振動和懸臂噪音兩種現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象的出現(xiàn)，不僅與外界環(huán)境、溫度與負(fù)載有著直接的聯(lián)系，還受到了液壓缸內(nèi)部的氣體的影響。

（一）環(huán)境溫度

一般情況下，斗輪機(jī)的運行以露天作業(yè)為主，所以其在運行過程中，外界溫度環(huán)境是最不容忽視的一個因素。如果外界環(huán)境溫度較低，那么斗輪機(jī)的液壓油粘稠度就會偏高。如果液壓油的粘稠度過高，那么平衡閥在控制油路的時候，就必須要對控制阻力進(jìn)行調(diào)整，保證懸臂架的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的噪音污染。如果外界環(huán)境溫度較高，那么液壓油的粘稠度就會偏低。這樣一來，油液的阻力就會明顯降低。此時，如果操作人員沒有對斗輪機(jī)進(jìn)行及時、系統(tǒng)的調(diào)整，那么油路管道上的壓力就會降低。斗輪機(jī)在運行過程中受到的壓力驟然縮小，必然會出現(xiàn)振動和造影，甚至使整個設(shè)備的安全運行受到威脅。

（二）負(fù)值負(fù)載

如果斗輪機(jī)的運行情況比較特殊，在測定的時候，斗輪臂架一直都承載著較大的荷載。如果荷載過大，那么斗輪機(jī)懸臂在移動到平衡位置的時候，就會因為無法承受相應(yīng)的配重作用而出現(xiàn)液壓缸負(fù)載問題，甚至改變負(fù)載方向。在負(fù)值負(fù)載的作用下，元件就會遭到大幅度拉伸。而進(jìn)油腔里的液體將會很難承受住拉力。在這種情況下，活塞運動速度就會越來越快，甚至出現(xiàn)失控局面;進(jìn)油量嚴(yán)重降低，進(jìn)油腔壓力突然降低，液體被拉斷，整個液壓缸就會出現(xiàn)異常的噪音問題。

（三）液壓油中的氣體

液壓油中主要有兩種氣體，一種是溶解的空氣，另一種是摻雜的空氣。在某一特定的溫度下，液體中溶解的氣體的體積與壓力之間存在著正比關(guān)系。當(dāng)壓力變大的時候，溶解的氣體也會有所增加。如果壓力降低，油液中的空氣就會被分離出來，并形成直徑在0.25mm--0.5mm之間的氣泡。摻雜在液體中的空氣就會以氣泡的形式在油液中懸浮。如果油液的絕對壓力偏低，甚至與油液的空氣分離壓力持平，那么油液中的多余空氣就會被迫析出，并以微小氣泡的形式聚集在油液中心，并逐漸膨脹，形成大氣泡，數(shù)量越來越多。如果油液中的氣泡數(shù)量過多，油液的流動性就會降低，直至出現(xiàn)噪聲和振顫。如果氣泡發(fā)生破裂，那么還有可能沖擊局部，引起金屬疲勞。

三、斗輪機(jī)俯仰裝置的改進(jìn)設(shè)計

在了解了斗輪機(jī)俯仰裝置的設(shè)計缺陷，了解了斗輪機(jī)俯仰裝置在運行過程中的常見故障及其形成原因之后，就可以對斗輪機(jī)俯仰裝置進(jìn)行針對性的改造。由于俯仰液壓系統(tǒng)中的液壓缸背壓問題是根源，所以為了解決這一問題，可以將一只單項節(jié)流閥安裝到斗輪機(jī)的懸臂俯仰俯仰液壓缸后腔油路上，從而對回油路節(jié)流進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。與此同時，還要注意將進(jìn)油路全部打開，不做節(jié)流處理[1]。

通過這樣的改進(jìn)設(shè)計，斗輪機(jī)液壓系統(tǒng)的運行就會發(fā)生改變。如果后腔進(jìn)油，那么后腔所有的單向節(jié)流閥都會打開，即所有進(jìn)油路打開，使活塞桿伸出，進(jìn)而斗輪機(jī)懸臂上升。如果前腔進(jìn)油，即回油路進(jìn)油，那么后腔的單向節(jié)流閥節(jié)流，即回油路節(jié)流，使活塞桿收回，進(jìn)而斗輪機(jī)的懸臂下降。在這種運動情況下，斗輪機(jī)下降回油路的節(jié)流閥就會在局部位置產(chǎn)生阻力，液壓缸回油腔出現(xiàn)背壓，且隨著運動速度的加快而增大，背壓的力量的就會形成一定的阻尼力[2]。

四、斗輪機(jī)俯仰裝置的改進(jìn)設(shè)計效果

（一）壓力控制回路方面的效果

在對斗輪機(jī)俯仰裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計之前，以平衡閥保壓為主。但是，平衡閥是滑閥控制，會產(chǎn)生較大的內(nèi)泄量，所以如果設(shè)備沒有運行，那么受到懸臂架重力作用的影響，液壓缸也會有所下降，進(jìn)而降低斗輪機(jī)的穩(wěn)定性。當(dāng)液壓缸不在繼續(xù)運動的時候，管路就需要承受相應(yīng)的壓力。而這一壓力與液壓缸承受的壓力相同。所以，這種設(shè)計很難保護(hù)液壓缸的過載。而經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計后的斗輪機(jī)俯仰設(shè)計，使用的是電磁溢流閥，這是一種安全系數(shù)非常高的控制閥。當(dāng)電機(jī)啟動的時候，電磁溢流閥就會供電，溢流閥打開進(jìn)行卸荷處理，此時液壓泵的負(fù)荷為零。如果在最大流量的環(huán)境下啟動，液壓油通過溢流閥的流量就會達(dá)到最大，流回到油箱之后，就會產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，在沒有任何動作的條件下，液壓缸就會自動停機(jī)。而電磁溢流閥也會暫停供電，溢流閥關(guān)閉，系統(tǒng)壓力就會重新建立[3]。

（二）方向控制回路方面的變化

在對斗輪機(jī)俯仰裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計之前，在方向控制回路方面使用的主換向閥以直動式換向閥為主。但是，由于系統(tǒng)流量過大，所以只要一調(diào)整方向，都會產(chǎn)生較大的沖擊力。而對斗輪機(jī)俯仰裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計之后，在方向控制回路方面使用的主換向閥以先導(dǎo)式換向閥為主。這種換向閥可以對主閥芯換向速度進(jìn)行最大限度的控制，避免沖擊力過大，影響設(shè)備的正常運行[4]。

五、結(jié)語

綜上所述，斗輪機(jī)在港口運輸領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。但是，斗輪機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)的完善與穩(wěn)定會對斗輪機(jī)的正常運行產(chǎn)生直接的影響。鑒于傳統(tǒng)的斗輪機(jī)俯仰裝置在運行過程中存在著噪音、振動等方面的問題，所以非常有必要將一只單項節(jié)流閥安裝到斗輪機(jī)的懸臂俯仰俯仰液壓缸后腔油路上。與此同時，為了不斷的提升斗輪機(jī)的運行性能，我們還要不斷的借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對斗輪機(jī)整機(jī)進(jìn)行優(yōu)化和升級。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹賀.斗輪機(jī)俯仰裝置的改進(jìn)設(shè)計[J].科學(xué)與財富，2017，（10）：42-42.

[2]張樹敏.斗輪機(jī)俯仰裝置的改進(jìn)設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2011，（15）：12.

[3]杭州集益科技有限公司.斗輪機(jī)俯仰角度檢測裝置：CN201620081630.0[P].2016-08-17.

[4]韓鋒，李婷婷，仲帥林.斗輪機(jī)與堆料機(jī)液壓缸的比較[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（學(xué)術(shù)版），2011，30（12）：80，86.