装船机悬臂饺点改造

河北港口集团港口机械有限公司 河北 秦皇岛 066000

秦皇岛港煤二期装船机悬臂俯仰动作过程中出现不同程度的摩擦异响,并伴有整机振动,判断为铰点滑动轴承研磨损坏,并且铰点附近腹板出现变形,存在安全隐患,需要对悬臂铰点轴承和销轴进行更换,以保证设备的安全使用。

装船机悬臂铰点采用滑动轴承的设计,原结构如更换轴承,滑动轴承无法直接顶出。需更改臂架结构,方能将滑动轴承拆除。最终方案没有采用传统割开臂架外侧耳板后顶出轴承的方法,而是将门架耳板连同轴承一起切割掉,之后更换为装有关节轴承的新耳板,以保证两侧臂架轴承的同轴度,从而实现了更好的维修效果。另外,对铰点进行维修需要对悬臂进行卸荷。由于悬臂悬于海面之上并且无法旋转,故采用了一种新的铰点卸荷方案,首先基于理论计算将装船机的悬臂钢丝绳旋转至最佳的位置,然后借助装船机自身钢丝绳与液压千斤顶对装船机臂架进行卸荷。

1 计算与设计

1.1 悬臂最佳抬起角度计算 铰点处受力图如图1所示。

式中:G1-漏斗重力(N);G2-伸缩臂重力(N);G3-主臂重力(mm)(N);L1-主臂水平位置时漏斗重心距铰点的水平距离(m);L2-主臂水平位置时伸缩臂重心距铰点的水平距离(m);L3-主臂水平位置时主臂重心距铰点的水平距离(m);T1-钢丝绳拉力(N);Lθ-钢丝绳力臂(m);θ-主臂与水平面夹角(°);α-钢丝绳与竖直方向夹角(°);N-铰点支反力(N);β-铰点支反力与水平面夹角(°);G-伸缩臂重力(N);Lm-钢丝绳吊耳距铰点的水平距离(m);Lh-卷筒距铰点的竖直距离(m);Lt-钢丝绳长度(m);

悬臂最佳抬起高度要确保轴承受力方向与轴承座底座方向接近垂直与伸缩臂方向接近平行,经计算确定悬臂的最佳抬起角度为33°。

图1 铰点处受力图

1.2 铰点设计与校核 原铰点结构如图2所示,重新设计的铰点结构与受力如图3所示。

图2 原铰点结构图

图3 新设计的铰点结构与受力

轴材料为40Cr,σ-1=177～213Mpa,满足强度要求。

1.3 关节轴承选型 根据1.2节设计的轴径初选关节轴承GE240UK-2RS。

GE240UK-2RS的设计动载荷3800KN,静载荷12700KN。

满足强度设计要求。

1.4 铰点仿真验算 对改造后的悬臂铰点结构进行ANSYS有限元分析,在臂架侧施加60吨的力,门架耳板进行约束。米塞斯等效应力云图如图4所示,位移云图如图5所示。

图4 铰点受力云图

图5 铰点位移云图

从图4可以看出,臂架耳板受到的最大应力为65MPa。从图5可以看出,铰点最大位移为0.2mm,。改造后的铰点强度与变形符合要求

2 施工步骤

2.1 门架耳边制作 按图纸制作臂架俯仰绞点相关备件,包括隔套、销轴、轴承压盖、卡轴板、轴端挡板,门架耳板。

2.2 工装制作与安装 工装如图6所示

图6 工装制作与安装图

2.3 消除铰点处结构应力

2.4 更换铰点轴并安装新的机架耳板

2.5 拆除工装临时支撑等辅助部件

2.6 检查、试车、涂装 施工完成后一次试车即取得成功,大机运行无异响、异常振动现象。作业一段时间后运行,良好达到了预期效果。