BOB半岛:臂式斗轮堆取料机轮压测试方案

　　摘 要：针对臂式斗轮堆取料机行走车轮轮压测试对整机安全稳定运行的重要性，分析了原有轮压测试方案的弊端，

　　作为大型、连续、高效的散料装卸设备，设计规范要求臂式斗轮堆取料机（以下简称斗轮机）使用寿命不小于30 a，随着其在火力发电厂、港口码头、水泥、钢铁、矿山等众多领域的广泛应用，服役多年接近使用寿命的斗轮机数量不断增加。节能环保、输送工艺复杂化也要求已有斗轮机不断技术革新，因此，目前存在大量斗轮机需要进行大修或性能改造，以满足市场发展的新要求。而斗轮机大修或改造后，为确保其安全、可靠运行，必须重新对其进行行走轮轮压的力学特性静态测试，但现有斗轮机轮压测试方法繁琐、人工投入大，而斗轮机的大修改造时间有限，为保证用户的生产需要，急需解决这一问题，需要对原测试方案进行改进及优化。

　　1 轮压测试目的与方压是斗轮机安全稳定运行的重要技术指标，也是轨道基础承载能力设计的重要依据，因此，斗轮机轮压测试非常重要。轮压测试的目的是检验轮压是否符合设计标准要求。轮压过大会造成车轮的快速破损，台车架金属结构的应力过大，会产生塑性变形，甚至破坏，还可能破坏轨道的水平度，从而增加轮压的不合理分配，进而危及整机的安全稳定性；轮压过小会造成斗轮机行走机构驱动装置摩擦力不足，车轮打滑，出现轨道两侧驱动功率不均，导致啃轨等问题。

　　轮压测试的重要计量仪器为压力传感器。压阻式压力传感器具有极低的价格和较高的精度及较好的线性特性，因此，目前多选用压阻式压力传感器和静态应变仪组成测试系统。轮压测试方法：用压力传感器和千斤顶在行走台车架车轮中心处将一组台车车轮顶起，用测力系统代替轮组受力，直接测得前臂处于上仰、水平和下俯状态下的轮组压力。以上测试方法、测试数据直观可靠，精度可以得到保证。

　　测试步骤一般为：1）将斗轮机停至测试位置，排除影响测试的环境因素；2）选好测试点后将千斤顶底部与基础固定；3）压力传感器放置在千斤顶上部、测试台车工装下部；4）压力传感器接线）斗轮机头部正前方水平位置轮压测试；6）斗轮机头部左侧45°、90°及110°的水平位置，上仰极限和下俯极限轮压测试；7）斗轮机头部右侧45°、90°及110°的水平位置，上仰极限和下俯极限轮压测试；8）汇总数据表并与设计轮压相应状态进行对比，判断轮压是否符合设计要求。

　　2 原有轮压测试方案弊端分析原有轮压测试方案通常是在门座支腿或台车组铰点处布置顶起点，如图2 所示。测量门座支腿处总压力值除以此支腿下车轮数得到单轮轮压值，测量台车组处压力值除以此台车组的车轮数得到单轮轮压值。

　　上述两种测量方式结果是准确的，但由于测量的是多个车轮的总压力，因而对测试设备的量程要求较高，图2 中测量门座支腿处压力，压力传感器的最大量程应大于875 kN。大型斗轮机单腿下轮数较多，有时测支腿压力并不现实。若测量四轮台车组处压力，传感器的最大量程应大于500 kN；如测量三轮台车组处压力，传感器的最大量程应大于375 kN。辅助工具千斤顶的能力与支撑座的强度需一一对应。测试工具的体积和质量都很大，需要2 ～ 3 人才能搬运到现场，人员投入及吊运设备的耗费很大。

　　3 对原有轮压测试方案的优化针对上述轮压测试工具量程要求不统一、测试成本高、可操作性不强、耗时长等问题，通过对车轮分布规律的分析，优化了测试方案，使其满足生产要求。

　　首先从行走机构的车轮分布规律可知，无论多少个车轮组成的台车组，最终都由双轮台车组、单轮台车组组成，单个车轮的轮压都相等，因此，若将测量点选在车轮中心线位置进行测量，也可得到单个车轮的轮压。其次需要解决测量仪器的工装问题，因台车架上没有相应的顶起位置，故需临时加工装，且使测试工装强度、刚度满足设计使用要求。设计工装的原则是简单易行，结构如图3、图4 所示。通过有限元法对斗轮机最大轮压状态下的工装进行结构强度校核计算（过程略），计算结果见图5、图6。从图5 可以看出单轮台车架及工装测试状态下最大应力158 MPa，从图6 可以看出双轮台车架及工装测试状态下最大应力146 MPa，根据其材质及工作状态，台车架及工装最大应力均小于许用应力，因此其强度满足使用要求。

　　经过上述优化后，所选测试点更接近地面，测试操作更方便易行；测试顶起时受影响车轮数量少，设备的安全性、稳定性更高；传感器的最大量程由875 kN 降到150 kN，测试精度更高，测试结果更可靠；顶起所需液压千斤顶型号由1 000 kN 降到150 kN；单个传感器外形尺寸（直径× 高度）由φ 120 mm×120 mm 降为φ 72 mm×95 mm；每次测量需要同时使用4 只传感器，包装传感器所需箱子内部净空间尺寸（长× 宽× 高）由240 mm×240 mm×120 mm 缩小为144 mm×144mm×95 mm； 单个传感器质量由10.65 kg 降为3.03kg，4 只传感器质量由42.6 kg 降到12.12 kg。优化后只需1 人就可以较为轻松地搬运，方便携带，一个人就可以进行测试操作，降低了工作强度。整个测试系统的采购费用节省了2 万余元，由于传感器质量减轻，节约了每次到测试现场的托运费用，同时节约了人员的交通费和工时费，整体节约费用2 000 元/ 次。

　　4 结论通过以上分析可以看出，采用测试单轮轮压的方案具有简便易行，测试结果可靠，测试精度容易保证，测试仪器量程减小，测试设备外形紧凑、质量轻、便于携带等优点，经过多次同时采用单轮轮压测试与传统轮压测试两种方法进行测量，经比较结果一致，证明该轮压测试方案适应斗轮堆取料机的设计标准。