连续卸船机靴部伸缩机构分析

摘要：本文分析了连续卸船机靴部动作的具体要求，以及靴部动作的机械机构和液压系统特点，研究该机构不能正常动作的原因，并提出了若干改进建议。

关键字：港口机械；连续卸船机；靴部伸缩；分析；改进

引言

连续卸船机以其高效、节能、环保的优势，在大型散货卸船港口应用越来越广泛。ThyssenKrupp公司生产的系列连续卸船机，多数靴部伸缩机构存在不能正常动作的问题，对连续卸船机的安全性和功能完整性造成明显影响。本文以靖海发电公司的1500t/h链斗式连续卸船机为例进行分析。

1.连续卸船机的工作过程

链斗式连续卸船机利用能够深入到船舱内的“L”形提升机连续挖取物料，并提升至提升机顶部，然后通过圆盘给料器、悬臂皮带机、中央门架给料机等机构将物料输送到下一级输送机。

360度旋转的链斗提升机配合悬臂机构的俯仰、回转以及大车机构的左右行走，实现链斗在船舱内一层层的取料，保证稳定连续的卸料出力。

“L”形提升机尾部的靴形结构，一般称为提升机的靴部，可以深入到船舱的四周边缘位置取料，减少边缘残留，提高卸料效率。

图1

2.靴部伸缩浮动的动作要求

连续卸船机的靴部深入到船舱内部，并和物料保持刚性接触，这不同于抓斗卸船机有钢丝绳的柔性缓冲，对于波浪影响是敏感的。所以设计上必须有适当的自适应机构，以防止卸船机和船舱发生碰撞造成损伤。一旦波浪超过设计规范允许的范围，则必须停止卸船作业。

如图2所示的靴部伸缩浮动机构，靴部水平方向最大可以伸缩约1.2m，垂直方向也可以升降约1.2m，不仅可以消除波浪的影响，同时因为靴部的伸缩也增加了对不同船舱的适应性。

图2

因为链条的总长度是固定不变的，并且在运行中必须保持适当的张紧，综合这两个条件，靴部伸缩浮动机构的动作必须满足以下要求：

⑴补偿因为靴部伸缩而引起的链条长度的变化，保持链条适当的张紧力。这就意味着，水平方向和垂直方向的动作必须是同步的，并且距离相等。即当靴部水平方向伸长时，垂直方向必须同步升高，从而保证链条的总长度不变。

⑵补偿因为船舱浮动导致靴部链条垂度变化，造成的链条长度的变化。

⑶ 船舱浮动时，自动控制靴部升降。

3.存在的问题

靖海发电公司的连续卸船机自2007年投产以来，该机构除了在调试时勉强可以正常动作之外，在实际使用中，很少能够可靠动作，主要问题表现以下几个方面：

3.1不论是自动模式还是手动模式，靴部上升不能顺利进行，经常出现卡涩或者不能动作的情况。

3.2在运行过程中，链条越来松，靴部链条的垂度明显变大。增加链条脱轨风险，必须退出运行进行调整。

3.3在运行过程中，链条越来紧。靴部链条的垂度明显减小。提升机的转动系统因张力过大，出现明显声音异常等情况。

3.4发现链条松紧明显不正确时，需要将卸船机停止运行，并移至检修位置，手动调整。

这些问题不仅影响卸船效率，也严重影响到卸船的安全性。因为靴部不能正常上升，靴部伸缩浮动的动作要求的第一、三项均无法实现。

4.原因分析

靴部动作机构主要由一个垂直方向的滑动机构一个和水平方向的滑动机构组成。垂直方向的滑动机构，实现靴部的整体上下移动，水平方向的滑动机构实现水平方向的伸缩和保证链条的张紧。

靴部动作的动力由垂直和水平的兩个液压缸提供。两个液压缸直径相同，串联连接，水平液压缸比垂直液压缸长340MM，理想条件下，不仅保证垂直、水平方向同步运动，并且能够保证链条的张紧力。

图3

图3所示为忽略了安全、控制等部件的液压系统示意图。当P口充压，垂直液压缸伸出顶升靴部时，同步使水平液压缸伸长水平段，保证链条处于张紧状态。P口泄压时，靴部在自重的作用下，降低位置，固定长度的链条将水平液压缸压回，链条依然处于张紧状态。

实际应用中，一方面靴部的重心和垂直轨道并不在同一垂线上，靴部对垂直轨道的压力比较大，一方面靴部工作时要深入船舱内部，工作环境恶劣，很难保证轨道良好的清洁和润滑条件，甚至轨道也可能产生少许变形，都使垂直轨道阻力和水平轨道阻力大幅增加。靴部上升时需要的顶升力

F总=F靴部自重+F链条张紧+F水平轨道阻力+F垂直轨道阻力

水平轨道阻力和垂直轨道阻力的增大，靴部提升所需的力超过了液压系统的设定值，从而导使靴部的提升不能动作。目前液压系统的工作压力已经达到230bar，接近泵的极限工作状态250bar。

为了保持链条的张紧，液压系统在水平液压缸无杆腔一侧维持预设的工作压力Pp，如果水平轨道阻力过大，工作压力Pp不能有效推动水平方向滑动，就会导致链条张紧失效。

除了轨道阻力的影响，水平液压缸无杆腔一侧的工作压力Pp及安全溢流压力Ps设定不当则会造成链条在工作过程中松紧逐渐变化：

如果工作压力Pp或安全溢流压力Ps偏低，靴部在运行过程中受到冲击等影响，无杆腔一侧压力超过安全溢流压力Ps造成泄压，水平液压缸微微缩回，而工作压力Pp不能使液压缸及时伸长，造成链条逐渐变松的现象。

如果安全溢流压力Ps设定偏高，船舱随波浪浮动托起链条的悬垂部分，链条张力减小，在工作压力Pp作用下水平液压缸微微伸长，而安全溢流压力Ps偏高，水平液压缸无杆腔一侧不能在链条张力过大时及时泄压，造成链条逐渐变紧的现象。

调整时，可首先保持比较高的工作压力Pp，调整安全溢流压力值，直至出现溢流泄压的声音，使链条张力达到适当偏紧的程度，再调低工作压力Pp，比安全溢流压力Ps低约10bar左右，观察运行效果，适当微调工作压力Pp即可。

5.改进措施

5.1及时清理、润滑垂直和水平轨道，确保动作顺畅。

5.2调整靴部的自动升高程序更改为自动升高悬臂的俯仰角度。不仅动作可靠，也不涉及靴部的水平动作，减少和船舱的碰撞风险。

5.3独立设计靴部垂直液压缸和水平液压缸的液压系统，通过控制系统协调两者的同步。把靴部的动作和链条的张紧作为两个问题进行分别解决，降低系统的工作压力，提高液压系统的可靠性，同时可以有效的减少问题的复杂度。

5.4操作界面增加链条张紧力调整的相关内容。连续卸船机运行是必须有司机值守的，增加调整张紧力的界面后，可以让操作人员发现链条张紧异常时，方便、及时的调整。

6 结语

靖海发电公司的卸船机已经采用改进方案的第1、2条进行改进，运行状况良好，能够保证链条的稳定、合适的张紧力。船舱浮动时，悬臂俯仰系统可靠的自动动作，有效的避免碰撞风险。第3、4项涉及的改动内容比较多，建议在制造时或作为项目进行改进。

作者简介

江长超（1975-）河南洛阳人，工程师，一直从事卸、输煤检修、运行及管理工作。