张 伟

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

秦皇岛港煤一期2#堆料机自1984 年正式投产以来，一直没有进行大的维修与改造。多年的运行导致设备各部件疲劳损坏严重，各种故障频发，设备运行稳定性下降，严重影响正常堆料作业安全和效率。

1 基本情况概述

行走台车作为堆料机的重要组成部分，一方面支撑机上回转平台、悬臂驱动装置、悬臂钢结构及皮带机等近300 t 的重量，另一方面配合大机沿线移动，进行堆料作业。然而随着2#堆料机整体老化，行走台车也陆续出现各种故障，主要有：①行走轮踏面点蚀、掉肉，行走轮系磨损严重，行走振动、异响；②行走减速机内磨损严重，齿轮间隙变大，传动冲击大不平稳，并且油液渗漏明显；③行走台车使用的电机为过时的、高耗能产品，不符合当前节能环保的要求；④行走台车整体钢结构锈蚀老化、强度降低。

针对上述原因，秦港二公司对煤一期2#堆料机行走台车进行改造，使其更好地满足现场使用和维护要求。

2 技术方案

对行走台车进行技术改造，主要从以下3 个方面入手：①电机、联轴器、减速机等关键零部件的选型计算；②传动轴、齿轮、轴承、车轮等关键受力部件的选材；③行走台车钢结构的优化设计。

2.1 关键零部件的选型计算

关键零部件主要包括电机、联轴器、减速机。为减轻设计难度，同时保证改造后台车的运行可靠性，此次改造选用目前在港口设备广泛使用的产品，电机选用Y 系列，联轴器选用带制动轮的梅花胶盘联轴器，减速机选用FLENDER 系列产品。

电机是行走台车动力来源，也是整台堆料机实现走行运动的唯一驱动，因此电机的选择至关重要。本次改造选用4 台11 kW、型号为YX3－160M－4 的电机，代替原来的YZD200L－4/16 电机，在保证满足行走驱动功率的前提下实现高效节能运行。

联轴器是驱动部分的能量传递设备，位于电机和减速机之间，实现能量的平稳传递。此次改造选用带制动轮的梅花胶盘联轴器。梅花胶盘联轴器广泛应用于港口设备中，结构简单，维修方便，有缓冲减振功能，安全可靠，耐磨，对中精度要求不高，适应能力广，可用于水平和垂直传动轴系。联轴器计算转矩如下：

式中 Tc——联轴器计算转矩，N·m

Tn——联轴器公称转矩，N·m

Pw——驱动功率，取电机功率11 kW

n——驱动转速，取电机转速1460 r/min

K——工作情况系数，传动装置取2.0

Kw——动力机系数，电动机取1.0

Kz——起动系数，取1.5

Kt——温度系数，取1.4

经计算，联轴器的计算转矩Tc=302 N·m，查阅机械设计手册，选择MLL5 系列联轴器，公称转矩Tn=350 N·m，结合电机输出轴、减速机输入轴的结构和尺寸、制动轮的直径，最终选定联轴器的型号为MLL5－I200//YA42×110/JA30×60。

制动器继续使用江西华伍的YWZ2－200/25 制动器，该制动器在日常的设备维护中已被证明制动及时、制动力大、故障率低、容易维护。

减速机是驱动部分的重要组成部分，起到降低转速、提高转矩的作用。减速机改造是此次台车改造的重点，旧台车减速机为大重厂自制配套产品，存在体积笨重、传动效率低、备件采购困难、维修成本高等问题。为彻底消除上述问题，此次改造选用目前广泛应用于港口机械的FLENDER 减速机。该品牌减速机性能可靠、标准化系列化水平高、采购及售后有保障，能够很好的满足现场使用要求。

改造后的电机输出转速为1460 r/min，堆料机的现场走形速度为0.5 m/s，车轮直径为630 mm，传动齿轮速比暂定为34/38，由式（2）～式（5），计算出减速机的传动比为86.1。

式中 i1——减速机传动比

ω1——减速机输入轴角速度，rad/s

ω2——减速机输出轴角速度，rad/s

式中 n1——电机转速，r/min

式中 i2——驱动轴与车轮传动比

ω3——台车车轮角速度，rad/s

式中 v——台车行走速度，m/s

R——台车车轮半径，m

查阅FLENDER 减速机样本，同时为节省安装空间，采用锥齿轮传动形式减速机，初步定为型号为W3DL6 的减速机，其主要参数见表1。改造后台车驱动见图1。

表1 减速机参数表

图1 改造后台车驱动

2.2 关键受力部件的选材

行走台车的关键受力部件包括传动轴、齿轮、轴承、车轮，这些部件一方面承担上方大机重量，另一方面传动扭矩，实现大机的移动，在实际运行中受力最大、最易磨损甚至损坏，因此其可靠性尤为重要。此次改造传动轴和齿轮选用45#材料，经过淬火处理，保证强度和韧性。车轮要求踏面淬火硬度363～401 HB，踏面深10 mm 处硬度269 HB 以上，从而避免长期运行造成的踏面点蚀、掉肉现场。

2.3 台车钢结构设计

台车钢结构采用双层“人”字框架结构，通过4 根700×580的立柱支撑堆料机回转平台，每个立柱用12 根10.9 级的高强螺栓与平台固定。底层由8 组小台车、共16 个行走轮支撑在轨道上，4 组驱动装置间隔布置在台车内侧，由特制的支架支撑，两侧电机、制动器、减速机对称布置。

锚定装置对称布置在台车内侧，用于固定堆料机，防止大风对堆料机的吹动。此次改造为减少台车对坝基的占用空间，在保证防风安全的前提下，通过加厚锚定装置钢板，由双侧锚固改为单侧锚固，极大地方便了人员在坝基通行。

缓冲装置布置在台车前后两端，用于紧急时刻堆料机的强制停止。此次改造将止挡座由末端轨道面上改为末端轨道两侧地基上，有效解决了因大机撞击止档造成的轨道断裂，同时在地基上预埋止档，强度高，耐撞击。

扫轨装置布置在台车行走轮前后两端，用于清理轨道面上的煤杂，避免行走轮踏面的过早损坏。此次改造将放置扫轨木头的钢管改为方形，并将上口封闭，解决了扫轨失效的问题。图2为应用SolidWorks 三维软件设计的单组台车模型。

图2 单组台车三维模型

2.4 新台车的技术参数

改造后的台车技术参数见表2。

表2 新台车技术参数表

3 应用情况

改造后的台车自从安装试运行以来没有发生故障，车轮行走没有振动、异响等，大机行走平稳，运行良好，达到了预期效果。

4 结语

此次改造有效克服了旧台车存在的缺陷，具有以下优点：①实现了电机、联轴器、减速机等关键零部件的标准化，提高了设备管理效率，降低了设备维护成本；②提高了传动轴、齿轮、轴承、车轮等易损件的材料强度等级，保证了关键受力部件的可靠性；③优化了台车钢结构设计，缩减了台车重量和体积，方便了日常设备检查和维修；④完善了台车的附属功能，如防风锚定、轨道清煤等；⑤台车整体运行稳定性、可靠性、安全性得到提升。