ＤＱＬ１ ５０Ｏ／１ ８ＯＯ・３Ｏ型斗轮机斗轮驱动系统动力分析与技术改造 口鲁纯 口刘有源 ４３００６３ 武汉理工大学物流工程学院 武汉摘要：ＤＱＬ１５００／１８００・３Ｏ型斗轮堆取料机是煤炭进出港的重要生产设备。该型斗轮机原斗轮驱动系统经常出现 故障，维修量大、维修更换成本高，严重影响了港１：２生产作业。介绍了原斗轮驱动系统的结构型式及其存在的问题并分析 了问题产生的原因，随后重点介绍了改造后的斗轮液压驱动系统并对其进行了技术分析，最后给出了改后系统的性能评 价。 关键词：斗轮机行星减速器驱动系统 液压驱动系统 中图分类号：ＴＨ１３７．９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４９９８（２０１０）０２—００３０—０３ ＤＱＬ１５００／１８００・３０型斗轮堆取料机由北方某重 型机械厂制造，该斗轮机是煤炭进出港的重要生产设 备，其斗轮驱动系统采用电机驱动行星齿轮减速器的结 却很大（１００ ｋＮ・ｍ），采用高转速电机驱动型式的机械 效率非常低（机械效率约８５％），同时会产生明显的振 动和噪声，进一步加剧行星齿轮的磨损，降低了其使用 寿命。 构型式。该设备自投产以来，经常出现设备故障，特别是 行星齿轮减速器，每年都要进行维修或更换，维修量大、 维修或更换成本高，严重影响了港口的生产作业。 ３）斗轮驱动系统的过载保护不可靠。由于斗轮机 的工作环境十分恶劣，斗轮驱动系统的电器控制元件 １ 原斗轮驱动系统存在的问题与动力分析 １．１ 原斗轮驱动系统的结构型式 容易出现故障，导致斗轮机超负荷运转时得不到保护， 容易损坏电机，无法确保生产的安全可靠。 ４）无法实现斗轮的空载慢跑。在对斗轮机进行维 原斗轮驱动系统如图１所示，采用一台９０ ｋＷ电 机，通过行星齿轮减速器直接驱动斗轮。电机的转速为 修时，要求斗轮空载慢跑，转速最好在２ ｒ／ｍｉｎ以下。由 于电机转速为定速，减速器传动比为定值，因此无法实 现此功能。 １ ４５０ｒ／ｍｉｎ，行星齿轮减速器的传动比为ｉ＝１９８。 在ＡＭＥＳｉｍ动力学仿真软件上建立上述系统，如 图２所示。设定好所有参数，运行仿真。 运行结果显示：斗轮输入扭矩Ｔ＝１１７ ３６６ Ｎ・ｍ， 斗轮转速凡＝７．３２ ｒ／ｍｉｎ １．２原斗轮驱动系统存在的问题与技术分析 基于上述该斗轮驱动系统的种种缺点，自２ｏ０６年 开始，该斗轮驱动系统被改造为液压驱动的型式。 ２改造后的斗轮驱动系统与技术分析 经过研究分析，将电机驱动型式改为液压马达驱 动型式。 ２．１ 改造后的斗轮驱动型式 原斗轮驱动系统存在以下问题： １）行星减速器故障率高，维修或更换成本高。行星 减速器减速比太大，加上斗轮工作的负载较大，导致减 速器齿轮磨损严重，缩短了减速器的使用寿命。原斗轮 驱动系统采用的行星齿轮减速器为日本进口，一般只 图３为改造后的斗轮驱动示意图。电机带动液压泵 驱动液压马达，液压马达通过减速器驱动斗轮旋转。液 压泵选用的是ＤＥＮＩＳＯＮ的Ｐ２６０斜轴式轴向柱塞泵， 设定工作排量为２００ ｍＬ／ｒ，工作压力为１８０ ｂａｒ；液压马 达采用ＳＴＡＦＦＡ的ＨＭＢ２００型液压马达，其理论排量 为３ １４０ ｍＬ／ｒ，额定转速为１７５ ｒ／ｍｉｎ；减速器为２级传 速器，传动比为ｉ＝１２．５。 改造后的斗轮液压驱动系统原理图 与分析 能正常工作１年左右，因此导致维修或更换成本非常 高。 ２）传动效率太低。由于斗轮的工作转速很低，扭矩 图４为改造后的斗轮液压驱动系统原 。该液压系统主要由液压主泵站、液 达驱动回路、液压辅助泵站组成。其 泵站包含了冲洗冷却回路，液压辅助 收稿日期：２００９￣９月 泵站包括补油置换回路、旁路过滤／冷却／ 回２０１０／２ 机械制造４８卷 第５４６期 Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｕｍｐ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｍｏｔｏｒ ▲图３改造后的斗轮驱动示意图 加热回路。它具有以下特点： １）采用了变量液压泵／液压马达的闭式 回路系统，液压马达驱动系统采用闭式回路 系统，主要由变量液压泵１、液压马达４及安全 阀３组成。闭式回路系统有如下优点：①大大 减小了油箱的容积，节约了改造成本；②液压 马达的出油口与液压泵的进油口直接连接， 又有补油泵进行补油，保证液压泵的吸油口 压力为正压，不会出现吸空现象，延长了液压 １．变量液压泵２．单向阀３．溢流阀４．液压马达５．可调节流阀６．压力表７．截止阀 ８．高压过滤器９．补油泵１０．吸油过滤器１ １．油箱１２．回油过滤器１３．风冷器 １４．电磁阀１５．冷却／加热泵 ▲图４改造后的斗轮液压驱动系统原理图 泵的使用寿命；③液压泵可以与油箱分离开，便于现场 安装；④在回路中装有安全阀，一旦出现斗轮机超负荷 运转，回路压力超过安全阀工作压力时，安全阀开启， 保护液压泵和液压马达。 ２）设置了补油置换系统，由于闭式回路系统中的 滤，同时将油箱中的冷却、洁净的液压油补充进闭式回 路中，保证闭式回路液压系统能够平稳、安全、可靠地 运行。 ３）设置了主泵壳体的冲洗冷却回路，液压泵１选用 的是ＤＥＮＩＳＯＮ的Ｐ２６０斜轴式轴向柱塞泵，该泵在工 作一段时间后，泵壳体容易发热。由于此泵上设置有冲 洗油口，为此我们设计了主泵壳体冲洗回路，在液压 泵进油口前接一条油路至液压泵的冲洗油口，通过可 液压元件存在泄漏，如果不对闭式回路进行补油，会导 致闭式回路供油不足，损坏液压泵及液压马达。同时， 闭式回路中没有过滤冷却装置，一旦回路中液压油变 热、变脏，将会严重影响液压泵、液压马达的使用寿命。 补油置换系统可将油箱中洁净、冷却的液压油补充到 闭式回路中，同时将闭式回路中的热油、脏油置换出 调节流阀５调节此油路的流量，该回路可对液压泵１的 壳体进行冲洗降温，保证液压泵正常运行，延长其使用 寿命。 来，保证变量液压泵／液压马达闭式回路系统的正常 运行。补油置换系统对于整个斗轮驱动系统来说作用 至关重要。 液压马达驱动系统的额定流量是２８０ Ｌ／ｍｉｎ，假设 液压泵１及液压马达４的泄漏量为５％，则闭式回路的泄 漏量为１４ Ｌ／ｒａｉｎ，补 ４）斗轮空载慢跑的实现，使用补油泵９作为闭式回 路的液压源，停止变量液压泵１，关闭截止阀７，即可轻 松地实现斗轮的空载慢跑，满足斗轮维修时的要求。虽 然从理论上可以调整变量液压泵１的流量和压力来实 现斗轮的空载慢跑，但排量过低时容易损坏液压泵，且 －—— 鏊羹 油置换系统中的补 油泵９的额定流量为 ６６．７ Ｌ／ｍｉｎ，除了给 闭式系统补油外，还 可将闭式回路中的 一部分热油、脏油置 换出来，经过过滤器 １２、风冷器ｌ３回油 箱，达到将闭式回路 中的热油、脏油置换 出来进行冷却、过 ▲图５ 主泵站实物图 ▲图６辅助泵站实物图 机械制造４８卷 第５４６期 ２０１０／２回 基于ＶＢ的叶轮疲劳试验机的设计与开发 口颜明星 口唐一科 口陈国聪 庆大学机械工程学院 重庆４０００４４ 摘功能。 要：从硬件构成、软件开发、测试原理三个方面，介绍了采用双诺ＡＣ６６４４板卡，在ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ ６．Ｏ环境下设计开 发的叶轮疲劳试验机系统。系统界面友好、易于操作、运行可靠，实现了疲劳试验机的自动控制、数据采集、处理及分析等 关键词：数据采集Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０试验机 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４９９８（２ｏｍ）ｏ２—００３２—０４ 中图分类号：ＴＨ８７３．３ 叶轮疲劳强度是反映叶轮产品性能的一项重要 的能力，一般需要通过调用动态链接库（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｎｋ Ｌｉｂｒａｒｙ，ＤＬＬ）的方法来实现对Ｉ／Ｏ的访问和控制，实 现ＶＢ环境下的实时数据采集与处理。 参数，对叶轮进行疲劳试验是保证产品质量的有效 方式。为方便检测、衡量叶轮产品的质量性能，设计、 开发了基于ＶＢ的叶轮疲劳强度试验机，且是针对某 公司的系列叶轮产品开发出来的专用叶轮疲劳试验 机。将叶轮产品安装固定在试验机的主轴上之后，通 过专用软件设置试验时长、转速等数据，开始试验。 转动停止之后检测叶轮损毁情况，获取叶轮疲劳强 １试验机硬件系统 叶轮试验机总体结构如图１所示。 被试叶轮工件安装并固定在高速主轴上，主轴受 变频器控制调速的异步电机驱动。异步电动机的功率 度数据。 在试验机的设计和开发过程中应用了具有良好可 视化界面的ＶＢ（Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ）软件。ＶＢ是基于Ｗｉｎ— ｄｏｗｓ环境下的一种可视化、面向对象、采用事件驱动 的编程工具，它具有高效、简单易学以及功能强大的特 点。在实际设计开发过程中，由于疲劳试验机一方面需 要从现场获取转速数据，另一方面又需要发出控制命 令，这就要求控制计算机能够实现对硬件Ｉ／Ｏ端口的 控制与访问，但ＶＢ不具备直接对Ｉ／Ｏ端口进行访问 收稿日期：２００９年８月 实际操作非常繁琐，容易出现故障。 ［１】邵明亮，于国飞，耿华，等．斗轮堆取料机［Ｍ】．北京：化学 工业出版社，２００７． ３结束语 改造后的斗轮液压驱动系统实物如图５、图６所示， ［２］ 薛祖德．液压传动【Ｍ】．北京：广播电视大学出版社， ２００８． 液压主泵站与液压辅助泵站相互，它们之间用软 管连接，运输和安装方便。该液压系统运行至今，除了 ［３］ 于茂友．斗轮堆取料机工作装置性能研究［Ｄ】．长春：吉林 大学。２００８． 常规维护保养外，没有出现任何故障，系统运行平稳， 安全可靠性大为提升，大大降低了设备的故障率，减少 ＿了维修成本，提高了设备的生产效率，带来了显著的经 济效益。 ［４］ 王娟．斗轮堆取料机的力学分析ｆＤ］．大连：大连海事大学， ２００９． ［５］谭银河．ＱＬＫ６８０．２８取料机斗轮机构的改造【Ｊ】．烧结球团， ２００３．２８（５）：３７—３９． Ａｈ 参考文献 （编辑 凌 云） ｌ３２ｌ ２０１０／２ 机械制造４８卷第５４６期
