机械抓斗无动力自动润滑系统_常林.pdf

0引言机械抓斗是一种抓卸干散货物的专用工具。抓斗工作时,由起重机起升机构钢丝绳操纵抓斗下降和打开，抓斗依靠自重插入物料，当物料被抓入斗体后又通过起重机起升机构钢丝绳操纵抓斗闭合和上升，如此往复实现干散货物的装卸。在抓斗开闭过程中，各销轴铰点的轴与孔之间频繁旋转摩擦。以码头常规卸料为例，卸料作业中抓斗每 30 s 开闭 1 次，1 d 作业过程中抓斗开闭达到 2 800 次左右，各销轴铰点高频次旋转摩擦。为保证抓斗工作的可靠性，必须对各转动铰点予以润滑，以避免销轴过度磨损、轴孔损坏，从而延长抓斗使用寿命。机械抓斗常用润滑方式有 3 种。一是采用人工点对点向各旋转铰点处的油嘴内打油，人工点对点向各销轴加油现场见图 1。二是采用集中润滑，将所有油嘴用管路集中在一起，只需要向其中1 个油口加油即可。三是采用布置在抓斗上的电动泵向各个铰点供油。第 1 种加油方式原理简单，只需人工定期向各油嘴加油即可。但由于加油时工人需攀爬抓斗，属高空作业，雨天、冬季加油攀爬抓斗比较危险。而且由于抓斗注油点较多，人工加油过程中存在机械抓斗无动力自动润滑系统常林，何家齐（上海佩纳沙士吉打机械有限公司，上海201713）摘要：针对机械抓斗润滑保养不便和抓斗润滑时需停机等问题，提出机械抓斗边工作边润滑的设想。从机械抓斗开闭时撑杆运动轨迹入手，对机械双瓣抓斗机构各极点位置进行分析，设计一种连杆泵润滑方案，将抓斗开闭过程中因撑杆角度变化产生的压力做动力源，通过连杆机构带动连杆泵工作，使连杆泵在抓斗工作过程中通过布置在抓斗上的润滑油路自动向各销轴输出润滑油。该润滑系统无须独立动力源，可满足机械抓斗边作业边润滑的码头作业需求，实现机械双瓣抓斗无动力自动润滑的目的。关键词：港口；机械抓斗；无动力自动润滑系统图 1人工点对点向各销轴加油现场港口科技 港口机械35遗漏加油点的可能。第 2 种加油方式是集中润滑，工人仅需要向集中后的阀口加油，避免了攀爬抓斗、遗漏注油点的问题。但由于集中后的润滑管路较长，抓斗长时间作业过程中“停滞”在管路中的黄油会凝固、堵塞管路，造成加油不顺畅，且抓斗使用工况恶劣，经常出现物料进入销轴油道内的情况，集中润滑后仍需定期检查管路末端润滑情况，避免因未及时清理杂质造成末端供油不畅进而导致销轴磨损、轴孔损坏。第 3 种加油方式是电动泵润滑。电动泵润滑设备主要由电动泵、锂电池、阀块、各管路和接头等组成。锂电池向电动泵提供动力，电动泵输出的黄油经过阀块后分配到各管路。一般选用可控式电动泵，并将电动泵设置为间歇式供油，即电动泵对外供油特定时长后待机，然后重新开始泵油，如此周期循环向外供油。电动泵设置完毕后可实现抓斗边工作边润滑保养。该方式解决了前 2 种方式存在的问题，但需要定期维护电池且制造成本较高。电动泵润滑原理图见图 2。1解决方案针对以上 3 种抓斗润滑方式存在的问题，设计一种无动力自动润滑系统。该抓斗润滑系统主要包括机械泵总成、连杆机构、阀块、各管路和接头等部分，可以利用抓斗工作开闭时撑杆角度变化驱动机械泵向外供油润滑各销轴。机械抓斗自动润滑系统见图 3。当抓斗开闭工作时，钢丝绳作为动力源，驱动斗体上下移动实现开合，同时抓斗总成上的左右撑杆相对于上承梁摆动，带动固定在撑杆上的润滑连杆机构往复转动，驱动机械泵向外供油。1.1机械泵润滑行程设计斗体闭合时润滑摇臂处于初始位置，斗体闭合时抓斗示意图见图 4。润滑摇臂处于上极限位置示意图见图 5，此时润滑摇臂处于上极限位置，其中：L 为铰点中心距，mm；l 为摇臂杆长，mm。抓斗打开时润滑摇臂处于下极限位置示意图见图6。连杆机构简图见图 7。由此可知，润滑摇臂摆动行程范围介于图 5、图 6 所示的摇臂上下极限位置之间。为增加润滑泵单次泵油量，应当增大润滑摇臂摆动行程，同时应当增大 L 的长度，减小 l 的长度。1.2自动润滑机构结构设计由图 7 可知，机械抓斗自动润滑系统中有 6根杆件，其中杆件 2 和杆件 6 为主动件。因此，机图 2电动泵润滑原理图图 3机械抓斗自动润滑系统图 4斗体闭合时抓斗示意图MK6AA125摇臂处于中间位置港口科技 港口机械36构自由度为 F=53-62-1=2。自由度与主动杆件数一致，因此该机构有固定运动轨迹。在实际生产加工中，由于抓斗加工装配误差累积，平面杆系运动链会产生加工制造误差。为避免抓斗作业时布置在撑杆上的杆系卡死，应在各铰链配合处预留间隙。机构各杆件强度校核主要考虑抓斗开闭冲击力、油泵向外供油最大阻力、抓斗作业中杆系对船舱的撞击力等。由于机构铰链较多，若杆系未卡死，抓斗开闭冲击力可平衡。因机械泵油道截面直径较小，且油泵压力过载保护，故油泵向外供油最大阻力对机构结构影响强度忽略不计。抓斗在作业时易与船舱磕碰，机构各杆件强度设计应以此为准，对外露易撞击部位予以加强。1.3机械泵润滑排量设计销轴油脂润滑主要是指在销轴与轴孔相对运动干摩擦表面之间用 1 层完整的油膜隔离开，使2 个表面间的干摩擦变成液体分子间的液体摩擦。在理想状态下，轴孔表面的油膜在 2 m 以上即可。但润滑油在使用过程中受到高温、空气、金属催化等因素共同作用，油品会氧化、老化，形成油泥等沉积物，而且销轴由于自重影响，很难产生完整的楔形油膜，长期使用就会造成销轴异常磨损、轴孔变形。因此，在维护保养抓斗时，要向销轴处增补润滑油，此时可采用液体静压润滑方式，从销轴外向轴孔运动表面施加一定压力的润滑油，借助润滑油的静压力产生油膜以平衡摩擦阻力。抓斗所有销轴润滑腔容积计算公式为ni=1Vi=0.25（Di2-di2）Li式中：Vi为润滑腔容积，mL；di为销轴外径，cm；Di为销轴孔内径，cm；Li为轴孔配合长度，cm。机械泵单次工作行程出油量计算公式为p=L式中：p 为单次工作行程对应出油量，mL；为机械泵全行程摆幅，rad；L 为对应出油量，mL；为机械泵工作摆幅，rad。抓斗 1 d 可开闭 N 次，则理论上机械泵 1 d 向外的供油量计算公式为P=Np式中：P 为机械泵 1 d 排量，mL。为保证油道内黄油流动，及时将摩擦表面和油道内的物料、金属磨损颗粒等杂质带走并冲洗干净，根据现场测验建议，实际上机械泵 1 d 向外的供油量计算公式为图 5润滑摇臂处于上极限位置示意图图 6抓斗打开时润滑摇臂处于下极限位置示意图图 7连杆机构简图（1）（2）（3）LBB125摇臂处于上极限位置CC125摇臂处于下极限位置l216453港口科技 港口机械37繁的电缆卷筒，建议 3 个月检查 1 次。检查运转声音、轴承工作温度等，如发现有异常噪声，需开箱检查。开箱后如发现齿面有显著磨损、磕痕、胶合现象，必须更换零件。更新的零件必须经过跑合和负载试车，在无严重噪声和温升正常的情况下才能正式使用。（2）整台驱动装置与主机底座连接螺栓、卷简连接螺栓等重要位置之间的紧固件应定期（每 6个月）检查是否有松动、脱落、断裂等现象。如有应及时更换并分析原因。（3）监视电动机负载电流。电动机发生故障时大都会使定子电流剧增，长时间运行便会导致电动机过热。电动机的负载电流一般不应超过铭牌上所规定的额定电流。同时，可利用变频器的电子热保护功能对电动机实行过流保护。（4）注意电动机的气味、振动和噪声。绕组因温度过高会发出绝缘焦味。当发生此故障，特别是机械故障时，很快会出现振动和噪声。因此，在闻到焦味或发现不正常的振动或碰撞声，如特大的嗡嗡声或其他杂声时，应立即停机检查。3结语卸船机电缆卷取装置在运行过程中普遍存在损电缆导向轮磨损较快、电缆外皮磨损、频繁松缆等问题，严重影响电缆卷取装置的正常运行，通过定期保养和技术改造解决电缆卷取装置性能降低造成的卸船机整体运行性能下降问题，进而提高卸船机作业效率。P3ni=1Vi=0.75（Di2-di2）Li1.4抓斗润滑管路设计由于大吨位抓斗外形尺寸偏大、销轴分布较散，为避免距离润滑泵较远的销轴润滑管路过长，导致沿程阻力过大、末端润滑不足，须在润滑泵出口处加装定量分配阀块。抓斗工作环境恶劣，为避免抓斗工作时外界碰撞润滑管路，可采用以下 2种方式对润滑管路予以防护。（1）管路外侧覆盖保护罩。对于布置在斗体大弯板外侧的管路，或布置在撑杆面板外表面的管路均可采用焊接槽钢的方式予以保护。该方式操作简单，但要求管路布置平整无弯曲。（2）管路布置借用抓斗现有零件结构。对于主销轴和上撑杆销轴润滑，均可借用销轴本体，通过在销轴上加工油道的方式实现本体和其他零件润滑。另外，由于抓斗使用中开闭频繁，为避免硬管反复弯曲疲劳断裂，对于旋转部位可采用胶管连接。布管要横平竖直、整齐美观。尽量减少拐弯或小角度弯管，采用大圆弧，从而减少油脂流动阻力。对于主销轴和大弯板大角度转动部位，应预留足够长度的胶管。1.5机构可靠性设计抓斗在码头装卸作业时处于高空，码头地面又有作业人员和物料输送车辆往来，抓斗作业过程中机械泵的连杆机构跟随抓斗开闭作高频次摆动，为避免机构运动过程中零件脱落造成码头现场人员、财物损伤，需注意以下 4 点：（1）转动部位应焊接可靠，并预留转动间隙，避免抓斗作业时抓斗带载晃动或与船体磕碰导致连杆卡死。（2）由于机械泵固定在撑杆上，超出撑杆外轮廓，易与船体磕碰，故需加强机械泵筒体结构强度，避免抓斗作业中筒体损坏。（3）抓斗插入物料时，由于物料的反作用力，抓斗承受的振动反作用力较大，应注意机械泵各固定螺栓在振动作用下的防松脱。（4）由于机械泵布置在滑轮组附近，为避免抓斗落料时钢丝绳散出滑轮与连杆机构缠绕在一起，须在连杆机构靠近滑轮侧增加防护装置。2结语无动力自动润滑系统具有以下 3 个优点：一是可实现抓斗作业与维护保养同步进行、无人值守，避免抓斗维护保养影响码头装卸作业，提升码头作业效率。二是连续不间断带压对销轴供油，可避免抓斗装卸作业环境中的物料进入销轴油道，也可将进入油道内的杂质挤出油道。三是自动润滑系统结构简单可靠，且抓斗润滑油量可根据现场使用情况调整，使用过程中无须单独的动力输入，解决了传统润滑方式存在的一些使用问题。（4）港口科技 港口机械（上接第 34 页）38