翻车机端环磨损修复技术研究和应用

王传飞

（河北港口集团港口机械有限公司，河北 秦皇岛 066000）

秦皇岛港煤二期的B2F翻车机出口端环与轨道之间磨损较大，针对该问题曾在近8年进行过五次维修，第一次和第二次维修采用增加普通铁垫板，两年后发现垫板锈蚀变薄甚至窜出来，第三次和第四次采用不锈钢板作为垫板，第五次由于间隙存在使得轨道接头开裂。2020年4月发现端环和轨道之间的间隙仍变大，并且端环轨道产生多处裂纹，甚至有两处轨道底板贯穿断裂。随后又对其他翻车机端环进行深入检查，B2F翻车机入口端环与轨道存在间隙，B1F翻车机入口和出口端环也出现间隙并伴随着轨道产生裂纹，之前几次进行端环维修就发现一个规律：中间磨损严重，两侧磨损较轻。2020年，在对端环轨道及垫板拆除后发现，磨损情况更加严重。

两台翻车机两侧端环磨损，中间端环基本不磨损的异常情况急需查找具体原因以便后续设备管理，同时，端环磨损修复技术需要重新研究，以便较好地解决端环不均匀磨损情况。

1 总体思路

（1）从理论分析两台翻车机都出现两侧端环磨损而中间基本不磨损的异常情况，查找到问题症结以及采取必要的预防措施。

（2）针对端环磨损呈现“中间严重，两侧较轻”现象，研究一种经济、安全、可靠的修复技术，以降低端环磨损维修频次，提高端环的使用寿命。

2 详细内容

2.1 不同端环受力分析

煤二期两台翻车机结构基本相同，以B2F翻车机端环为研究对象，共有4个端环，从左到右以次为端环1、2、3、4，根据查询技术资料，两节翻车机自重约154.9t，其中，单个端环重量约26.4t，每节翻车机箱型梁自重约24.6t。火车车型以C80B为研究对象，表1为C80B车型的基本参数。

表1 C80B车型的基本参数

考虑两节翻车机关于中心对称，我们只研究一节翻车机端环受力情况。假设第一个端环承受托辊支撑力为F1，第二个端环承受托辊支撑力为F2，单个端环重量为G1，箱型梁重量为G2,火车皮连同煤炭总重为G3，画出翻车机等效简力图如图1、2所示，loc=5460mm，lbc=7000mm，lob=1540mm。

根据力系平衡条件可知

图1 一节翻车机端环受力示意图

图2 一节翻车机等效简力图

把相关参数代入可求得F1=123.6t，F2=53.8t。

根据计算结果可以清楚看出，第一个端环承载力为第二个端环承载力的2.3倍。理论计算结果很好解释翻车机两侧端环磨损严重的异常现象；同时，通过对不同端环受力结果分析，也为今后的设备管理工作提供有效的理论支撑以及采取必要的预防措施。

2.2 已有技术对比

根据现有修复主要几种技术：一是简单测算不同区域端环磨损的深度，然后，在上面铺设铁板或者不锈钢板；二是使用一种铁基橡胶组合的垫板，依靠橡胶弹性来补偿磨损；三是整体更换端环。

第一种技术存在问题分析：首先，翻车机端环不同区域磨损量不同，添加的垫板很难做到不同区域适应性的厚度，因此,轨道与端环之间必然存在间隙，随着使用时间增加，原磨损位置会更加严重见图3。

图3 添加垫板后端环与轨道示意图

B2F翻车机在2013年磨损初期就采用该技术，当时，端环磨损呈现“中间严重，两侧较轻”“水平位置处磨损最大，往两侧递减”，根据使用效果来看，基本一年多需要更换一次垫板。2020年，发现端环轨道存在多处裂纹，主要原因就是中间磨损严重，轨道腹板与底板往复疲劳断裂。因此，该技术不适用于现在的B2F翻车机端环磨损修复。

第二种技术存在问题分析：相较于第一个技术，使用铁基橡胶复合材料，能够依靠橡胶的弹性填充轨道与端环之间的间隙。但根据其他公司和港口使用情况来看，使用橡胶垫板存在以下几个问题：首先，橡胶必须为进口材质，价格昂贵；其次，考虑橡胶最小厚度问题，对于磨损较少的地方不太适用，否则，影响端环直径；再者，橡胶垫板使用寿命1～2年，只是减缓端环磨损；最后，为采购合适橡胶垫板，需要提前测量端环磨损，这就要求把轨道拆除测量，而由于端环轨道已经断裂，急需处理，因此，从工期上也不符合要求。

第三种技术存在问题分析：该技术主要成本高，并且周期长，再者翻车机整体端环钢结构并无大碍，还不到报废阶段，因此，该技术也不适用。

2.3 新技术提出

分析已有端环磨损修复技术基础上，在秦皇岛港甚至其他港口翻车机端环修复中，首次提出一种新的翻车机端环磨损修复技术：选取与母材相同焊条，在制定的焊接工艺下在端环磨损处补焊，选取合适的检测基准面，使用直尺靠在两侧的检测基准面上粗打磨，然后，再精打磨，基本上达到原有的尺寸精度。新的技术涵盖翻车机多次定位、检测基准的选取、焊接工艺选定以及合理利用好废旧轨道来降低成本。

（1）检测基准的选取。端环截面尺寸均为φ8000mm，而磨损的只是于轨道接触的区域，其他区域涂抹防锈漆，基本上保持了原有的机加工面，因此，对该区域的防锈漆进行打磨，露出加工面，作为后序检测的依据。

（2）焊接工艺的选定。根据技术文件查询，端环采用Q345D材质，为防止低合金钢热影响区脆化，本次焊接工艺措施主要是采用小的线能量分段跳焊，减少高温区停留时间。为提高工作效率和焊接质量，采用气体保护焊，药芯焊丝，具体参数见表2。

表2 焊接工艺参数

煤二期B2F翻车机端环磨损修复运行以后，状态良好。之后，又把该修复技术又应用于B1F翻车机两个磨损的端环。新的翻车机端环磨损修复技术，可以应用于同工况下的翻车机端环维修。