6000 T/H悬臂取料机俯仰铰点轴承更换工艺改进

王敏刚

（神华黄骅港务有限责任公司企业管理部，河北 沧州061000）

0 前言

黄骅港作为渤海的一颗璀璨明珠，承担着西煤东运的重要任务。自2002年1月份黄骅港投入试运营后，始终保持了较高的生产效率，每月的吞吐量连续递增。2013年黄骅港更是达到了年吞吐量1.4亿吨，创造了国内同类型生产港口达产的最高纪录。这些成绩的取得都是与神华黄骅港务公司采用了先进的高度自动化煤炭装卸设备，运用先进的生产管理模式密不可分的。神华黄骅港务公司煤一二期工程共有12台悬臂取料机，其中1500t/h悬臂取料机1台，3000t/h悬臂取料机4台和6000t/h悬臂取料机7台，悬臂式取料机一般由行走机构、回转机构、臂架机构、俯仰机构和斗轮机构等几大部分组成，取料机的主要结构如下图1所示。

6000t/h悬臂取料机俯仰机构包括俯仰驱动电机、俯仰液压泵、俯仰油缸、俯仰桁架梁、俯仰油管、俯仰液压泵等组成，其具体工作过程如下：俯仰驱动电机驱动液压泵转动产生液压系统压力，液压泵带动俯仰油缸做伸缩运动，液压油缸通过桁架梁传动臂架做上升下降运动，从而实现取料机俯仰动作。黄骅港现所有6000t/h悬臂取料机俯仰机构在运行过程中，经常出现俯仰铰点异响和震动现象，给取料机正常工作带来了很大的安全隐患。

本文通过对6000t/h悬臂取料机原有俯仰铰点更换工艺深入分析，找出原有更换工艺缺陷根源，开发了一种新的更换工艺，避免了原有工艺的缺陷和问题，满足了生产安全需求，并在实际应用中取得了良好效果。

1 技术改造背景

6000t/h悬臂式取料机作为神华黄骅港务公司装卸设备的主力军，承担了相当大比重的工作量，其运行状况的好坏直接影响一线生产部门，乃至全公司的装船任务。该型取料机悬臂的俯仰动作是由两台液压油缸及其液压站驱动的，悬臂通过两个铰点与大机主体相连。在俯仰过程中，取料机悬臂始终通过铰点的关节轴承绕销轴转动。大臂俯仰角度范围为-10°至+11°，转动角速度为3.6度/分钟，属于小角度，低转速，重载荷转动。

神华黄骅港务公司一期各装卸设备自2001年投产至今，在高负荷的工况下已运行了11年的时间。一期6000t/h取料机经过多年的连续运转，悬臂俯仰铰点也出现了不同程度的老化。具体表现为：在悬臂俯仰动作过程中不同程度的出现各类摩擦异响，有时甚至引起整机振动。

经过判断和分析，俯仰过程中的异响和震动主要来自臂架俯仰铰点处的轴承。而轴承发出异响和震动的原因在于：该部件随着工作时间的增长逐渐老化，造成润滑脂难以进入关节轴承承载面形成油膜，轴承球面逐渐在无润滑的情况下工作研磨而发出异响，并且由于缺乏润滑而产生了严重磨损，最终导致该轴承损坏。

俯仰轴承的损坏使取料机在俯仰动作过程中产生了异响和震动，这种震动造成了部分卡轴板螺栓剪断、卡轴板变形，也给取料机整机增加了冲击载荷，形成一定的安全隐患。因此，需要更换新的俯仰轴承。

取料机的俯仰铰点分左右两个，每个铰点是由位于门柱上一个耳板（安装有轴承）、位于悬臂上两个耳板以及轴头上安装有卡轴板的固定销轴组成。铰点结构如图2所示。更换轴承，首先要顶出销轴，并且由于轴承在中间轴承座孔内，两侧有臂架耳板阻挡，还需将臂架抬高或将一侧耳板割开，以便让出更换轴承空间。

2 传统的臂架俯仰铰点轴承的更换方法

原有传统臂架铰点轴承更换方案为将臂架抬高，以让出更换轴承的空间。该方案具体步骤如图3所示。

2.1 配重支架和悬臂支架的制作

清理堆场维修场地，让出配重支架组装和吊车站位场地，将配重支架运抵配重定点位置，放四根H型钢（H150X150）作平台，平台用水平仪找平，使用用50吨吊车起吊、拼接配重支架（结构如图3）。悬臂支架则是使用堆场原有维修支架，并进行相应加固。

2.2 放下臂架与支配重（如图4）

①将取料机行进到指定维修位置，对悬臂支架放下臂架，测量、调整此时配重箱圆柱面下切平面的高度，使此高度值等于支架高度加支座高度及300吨油镐（千斤顶）高度的和；测量配重箱此时俯视投影位置，可在配重箱上顶点两侧垂直坠落两个重物，并在地面做出标记用于确定支架的安放位置，然后移开取料机。

②支配重。在第①步骤中所标记的位置安放配重支架，支架上预先挂好拔绳，临时用维修车辆做拔锚，稳定好支架后其上安放300吨油镐和支座各两个，然后取料机开回指定位置，放下悬臂架、提高配重再做臂架回转，以防止配重碰到支架部分。微调取料机的位置使配重位于支架的正上方，为消除300吨油镐与配重之间的空行程，两侧油镐下方铺垫20×400×400mm3厚钢板各5-10块，并同时顶升两个300吨油镐，直至消除配重拉杆拉力，拉杆向下垂下，待连接点弯曲后停止顶升。

2.3 拆卸拉杆与悬臂间铰点

在拉杆与悬臂间的铰点耳板上焊150吨镐座，耳板间用20厚100宽钢板连接。使用两台50吨吊车分别吊两段拉杆消除拉杆重力，用150吨油镐顶出销轴。将拉杆用钢丝绳、卸扣固定在悬臂上。同样方法拆卸另一侧铰点销轴。

2.4 起吊悬臂皮带机张紧重锤，和拆卸悬臂皮带机铰点

在悬臂两侧皮带张紧重锤附近使用两台50吨吊车挂两根Φ20mm×6米长钢丝绳起吊重锤至上止点，而后用两根短钢丝绳和卸扣将张紧重锤固定，解除悬臂皮带张紧力。拆卸悬臂皮带机俯仰部分和固定部分间的连接铰点销轴，拆除影响悬臂上升850mm空间内的障碍物。

2.5 顶升悬臂拆卸左右两个销轴

在门柱和铰点耳板上焊接油镐镐座，油镐使用30吨扁油镐，高度不大于130mm，置于门柱与悬臂尾部之间以用于水平方向的调整。因初始位置悬臂受配重拉力只需将悬臂前顶，但要注意不要顶过位置。先顶升悬臂应在60吨左右，然后顶销轴，顶出销轴用50吨吊车吊下。

2.6 顶升悬臂，更换轴承

顶出两侧销轴后，继续顶升悬臂经过5-6次缓镐，最后使悬臂尾部上升850mm，拆去轴承两侧压盖、密封。使用气割将耳板内旧轴承割成三段后拆除。清理耳板内表面，将锤击痕迹用直磨机打磨平整，去除毛刺、铁锈，涂油。用内径千分尺Φ460，测量耳板内径尺寸Φ460H7/f8配合公差。确认后，安装自润滑关节轴承，用两根铜棒锤击安装到位，安装油封，压盖。

2.7 降悬臂，安装销轴

悬臂两侧油镐同时下降，缓镐，将悬臂降至初始高度。

2.8 安装拉杆铰点销轴、恢复悬臂皮带机连接铰点销轴、恢复被拆除的平台栏杆油管等

2.9 拆除配重支架和悬臂支架

2.10 检查、试车、涂装

以上方案施工工期为 10天

（0）开工前准备、焊接配重和悬臂支架 2 天

（1）放下臂架与支配重 1 天

（2）拆卸拉杆与悬臂间铰点、焊接镐座 2 天

（3）顶悬臂拆卸左右两个销轴和拆除悬皮铰点。 1 天

（4）顶升悬臂和轴承拆除安装 2 天

（5）降悬臂安装左右两个销轴和安装悬皮铰点。 2 天

（6）安装拉杆与悬臂间铰点、拆除镐座 1 天

（7）拆除配重支架、拆除悬臂支架、试车、涂漆 1 天

从上面传统施工方案可以看出，传统更换轴承方案每次都需要制作工装支撑悬臂取料机配重，每次都需要吊起取料机臂架悬皮张紧重锤并且拆卸悬臂皮带机俯仰部分和固定部分间的连接铰点销轴，将臂架尾部顶起850mm左右。制作支撑配重的工装支座就需要15万左右，费用较大。而且每次都需要拆卸悬臂皮带机俯仰部分和固定部分间的连接铰点销轴，造成工作量增大，维修时间增长，同时维修安全风险也明显增加。

由于我公司生产作业计划较为紧凑，如果停机维修时间太长，将严重影响到生产作业效率。因此我们通过不断研究分析，改进了俯仰铰点更换工艺，缩短了维修时间，也降低了维修成本和安全风险。

3 悬臂俯仰铰点轴承的新型更换工艺

本改进方案摒弃了旧工艺中制作和搭建配重支架、拆卸臂架拉杆等复杂步骤，从而大大缩短了维修时间。为了消除铰点处结构力，将臂架根部与L门柱直接焊接固定，再用气割割开臂架外侧耳板，从臂架外侧耳板里面掏孔，扩孔至Φ834mm。扩孔完毕后空间总够后，直接可以制作胎具顶出轴承和销轴，安装新的轴承销轴。安装完成后将提前制作好的钢套与原扩孔后的臂架腹板焊接，完全焊接后安装法兰，法兰通过螺栓与钢套连接，法兰内孔穿销轴，外侧用卡板固定销轴。这种改造后由法兰连接的耳板是为今后再次更换俯仰铰点关节轴承的维修工作提供方便，同样能产生缩短维修时间的效果，再次更换时应采取消除铰点力的臂架固定方式。改造后铰点如图5所示。

改进后更换方案具体的施工步骤如下：

3.1 前期准备工作

按照图纸制作加工臂架耳板钢套、法兰和销轴，制作固定臂架根部的焊接工装和顶铰点销轴的镐座。如图6(a)、(b)、(c)所示。

3.2 取料机臂架停放到修理架上并固定

将取料机行进至指定位置，对准修理架，放下臂架，臂架与修理架用销轴固定。行走台车用锚定固定，车轮用铁鞋固定。

3.3 臂架根部与L门柱焊接固定

50吨吊车将制作好的固定工装吊到臂架下方，施工人员使用手拉葫芦将工装安放在臂架根部与L立柱前侧立面之间，满焊，两侧可同时进行焊接。如图7所示。

3.4 割除臂架外侧耳板腹板

拆除臂架铰点外侧平台格栅，润滑油管。在臂架铰点外侧中心孔处架割规，用气割按图纸尺寸割除臂架外侧耳板，将铰点孔放大。

3.5 顶销轴

拆除铰点内侧卡轴板、轴端挡板并使用50吨吊车将油镐镐座起吊至悬皮驱动平台上，并将其安装、焊接在铰点内侧。放置200吨千斤顶。臂架耳板与轴承座耳板用钢板连接固定。使用已放置到位的200吨千斤顶，顶出销轴。

3.6 顶出轴承、安装轴承

拆去轴承两侧压盖、密封。制作压板，用于顶铰点内侧定位套，将轴承座孔内关节轴承顶出。气割将耳板内原轴承切割成三段后拆除。清理耳板内表面，有锤击痕迹用直磨机打磨平整，去除毛刺、铁锈，涂油。

确认臂架耳板割口尺寸，开出坡口，打磨清理坡口氧化皮。轴承座孔用粗砂布清理，测量检查内孔尺寸和公差备用。用内径千分尺Φ460，测量耳板内径尺寸Φ460H7/f8配合公差。确认后，安装自润滑关节轴承。铰点外侧焊接镐座，用压轴承工装将轴承安装在座孔内，用两根铜棒锤击安装到位，安装油封，压盖。

3.7 安装销轴

50吨吊车将加长的新销轴吊至安装位置，穿入轴承内孔，焊接压装胎具，将铰点轴从臂架内侧耳板穿出，安装内侧轴承定位套，安装内侧卡轴板。安装时注意销轴加油孔朝向后方向偏下10度左右。

3.8 安装外侧耳板钢套、法兰，焊接钢套

50吨吊车将连接好的钢套法兰吊到铰点处，套至销轴上，安装卡轴板。焊接钢套，焊接时要注意先进行定位焊接，并分层均匀焊接，单面焊要双面成型，熔透焊，达到GBII级焊缝要求。

同样的步骤拆装焊接另一侧铰点。此处注意：待到一侧耳板钢套焊接探伤合格后拆装另一侧耳板。

3.9 拆除顶铰点的胎具、加固臂架工装，打磨铰点处割除和焊接部位，恢复平台格栅和润滑油管线。

3.10 检查、试车、涂装

臂架俯仰试车，无异响，油管线布置加油顺畅，螺栓紧固力矩合理，涂装按底漆：富锌底漆50微米；中间漆：环氧云铁中间漆60微米；面漆：聚氨酯面漆50微米两遍。

以上新工艺的施工工期为6天（每天工作10小时计算）

（0）开工前准备、焊接悬臂L支架 2 天

（1）放下臂架，固定臂架和焊接镐座 1 天

（2）割除腹板和顶销轴 1 天

（3）更换轴承。安装钢套、法兰，焊接 1.5 天

（4）割除另一侧腹板和顶销轴 1 天

（5）更换轴承。安装钢套、法兰，焊接 1.5 天

（6）拆除工装支架，恢复设施，检查、试车、涂漆 0.5 天

4 注意事项

（1）由于改造的是铰点销轴的固定部分，轴承座孔无变形，变形的是臂架回转轴线与销轴安装后的轴线同轴度。此同轴度在原设计要求中不太明确，（可查找设计技术要求确认），由于采用的是关节轴承，此同轴度误差（在一定范围内）对关节轴承（球铰）的回转没有影响。

（2）铰点更换维修中臂架固定方式为臂架根部与L立柱用肋板焊接，经过设计验算，确保安全可靠。

（3）铰点在顶销轴前有一侧耳板内孔割除，铰点力有部分残留，对另一侧耳板会有一定过盈摩擦力，拆卸中注意连接加固，拆卸后需对耳板孔适当修整，防止安装过程中损伤轴承。

（4）改造后的耳板设置法兰连接是为今后更换铰点关节轴承方便，再次更换时应采取消除铰点力的臂架固定方式。

5 结束语

本文通过改进原有的更换取料机臂架俯仰铰点轴承工艺，形成了一套新型工艺。改进后的新工艺减少了旧工艺中许多繁杂且耗费工时的步骤，并且需要制作的工装也更为简单，因此新工艺可以大大节省维修资源、缩短维修工期。新工艺经过现场实际检验，使维修工期缩短了约50%，从而显著提高了设备利用率和维修效率。

［1］邵明亮，于国飞，耿华.斗轮堆取料机[M].化学工业出版社,2007-01-01.

［2］王常钰，张慧影.门式斗轮堆取料机与悬臂式斗轮堆取料机浅析[J].哈尔滨轴承,2010（02）.