巷道式堆垛機提升機構典型故障及維修方法

巷道式堆垛機提升機構典型故障及維修方法李明忠【摘要】介紹了自動化立體倉庫巷道式堆垛機的原理和結構，針對其提升機構傳動系統(tǒng)典型故障的特點，探討安全簡便的鏈條、軸承的檢修方法。%Thepaperexpoundsthelanestacker'sstructureofautomatedstorage.HowtomaintaintheliftingchainandbearinginaccordancewiththeinstallationCharacteristics.【期刊名稱】《合成技術及應用》【年(勤期】2014(000)002【總頁數】4頁(P34-37)【關鍵詞】自動化立體倉庫;巷道式堆垛機;鏈條【作者】李明忠【作者單位】中國石化儀征化纖股份有限公司，江蘇儀征211900【正文語種】中文【中圖分類】TH246滌綸低彈絲包裝具有品種多、體積小、質量輕、品種更換頻繁、倉儲發(fā)貨要求高的特點，自動化立體倉庫可以充分發(fā)揮節(jié)省用地、減輕勞動強度、提高物流效率、降低儲運損壞的優(yōu)點。通過計算機管理系統(tǒng)和監(jiān)控調度系統(tǒng)控制巷道式堆垛機可實現自動化立體倉庫現場無人作業(yè)。儀化長絲加彈中心兩座自動化立體倉庫分別建于1994年和2001年，用于滌綸低彈絲的倉儲和發(fā)貨。該自動化立體倉庫主要由控制系統(tǒng)和設備主體構成，其中設備主體由貨架和巷道式堆垛機單元組成，自動化倉庫平面布局見圖1所示。圖1自動化倉庫平面布局圖貨架采用焊接牛腿式工業(yè)貨架，6排，每排65列16層，合計6240個貨位，單貨位最大承載質量800kg，單貨位尺寸為1900(L)x1350(W)x1500(H)(mm),貨架總高度達到24m。6排貨架被分割成3組，組與組之間稱為巷道，其中巷道式堆垛機就在巷道內運行。堆垛機總體尺寸為5840(L)x1350(W)x27490(H)(mm),額定起質量為800kg。堆垛機在水平和垂直方向的運行，通過認址器定位，可以將產品準確地取出放入每—個貨位。堆垛機在巷道內鐵軌上的運行稱為水平行走，由失電制動型電機減速機帶動車輪運行完成，運行速度為5~105m/min。堆垛機在巷道內的上下垂直運行，由失電制動型電機減速機帶動鏈輪、鏈條機構、載貨臺完成，運行速度為4~25m/min。筆者重點就2001年建成的這座自動化立體倉庫的作業(yè)主體巷道式堆垛機提升機構鏈條傳動系統(tǒng)的故障和檢修展開論述。1巷道式堆垛機提升機構堆垛機提升機構主要由驅動電機、鏈條、鏈輪、配重塊、載貨臺組成，結構如圖2所示。電機輸出鏈輪1通過28A雙排鏈條帶動鏈輪2，鏈輪2與鏈輪3/3'同軸同步轉動。兩根型號為20A雙排鏈并列分布通過鏈輪組3-8嚙合傳動，一端與載貨臺連接，一端與堆垛機立柱內的配重塊連接，由于兩根鏈條同步傳動，從而實現載貨臺上下運行。堆垛機的載貨臺的提升、下降靠鏈條、鏈輪傳動完成，因此鏈條與鏈輪的可靠性將影響堆垛機上下垂直運行，一旦其傳動失效，將導致堆垛機無法運行，嚴重影響到入庫發(fā)貨流程。2提升機構常見故障2.1鏈條故障堆垛機電機傳動鏈條型號為28A-2-53，兩根提升鏈條型號為20A-2-2323和20A-2-2386，由表1可知，20A節(jié)距為31.75mm，兩根提升鏈條長度分別為73.8m和75.8m，單根提升鏈質量達到560kg左右。鏈傳動的失效形式通常有以下4種：a）鏈板或滾子的疲勞破壞:由于鏈板或滾子在運動過程中所受的載荷不斷變化，因而鏈板或滾子在交變應力狀態(tài)下工作，經過一定的循環(huán)次數后，鏈板會產生疲勞斷裂或滾子表面會產生疲勞點蝕和疲勞裂紋；b）鏈條鉸鏈磨損:鏈節(jié)在進入嚙合和退出嚙合時，銷軸與套筒之間存在相對滑動，在不能保證充分潤滑的條件下，將引起鉸鏈的磨損，磨損導致鏈輪節(jié)距增加，鏈條與鏈輪的嚙合點外移，最終將產生跳齒或脫鏈而使傳動失效；c）鏈條鉸鏈膠合:由于套筒和銷軸間存在相對運動，在變載荷的作用下，潤滑油膜難以形成，當轉速很高時，使套筒與銷軸間發(fā)生金屬直接接觸而產生很大摩擦力，其產生的熱量導致套筒與銷軸的膠合。在這種情況下，或者銷軸被剪斷，或者套筒、銷軸與鏈板的過盈配合松動，從而造成鏈傳動的失效；d）鏈條靜力拉斷:在低速重載傳動或突然過載時，鏈條靜載荷承載能力受到鏈元件的靜拉力強度的限制。圖2提升機構簡圖表1滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷（GB1243.1-83）/mm注:①鏈號中的后綴A表示系列;②使用過渡鏈節(jié)時，其極限拉伸載荷按表列數值的80%計算。鏈號①鏈節(jié)距銷軸直徑/N08A12.707.953.967.8511.1812.0714.380.61p滾子外徑drmaxdrmax內鏈節(jié)內寬b1min內鏈節(jié)外寬b2min內鏈板高度hmax排距pq單排每米質量q/kg-m-1單排鏈極②限拉伸載荷FQ2.60500500380010A15.87510.165.089.4013.8415.0918.111.02180012A19.0511.915.9412.5717.7518.0822.781.53110016A25.4015.887.9215.8822.6124.1329.292.65560020A31.7519.059.5318.9027.4630.1835.763.88670024A38.1022.2311.1025.2235.4636.2045.445.612460028A44.4525.4012.7025.2237.1942.2448.877.516900032A50.8028.5814.2731.5545.2148.2658.5510.1022240040A63.5039.6819.8437.8554.8960.3371.5516.1034700048A76.2047.6323.8047.3567.8272.3987.832如前文所述，堆垛機提升鏈條運行速度為0.07~0.42m/s，兩根雙排鏈條承受的最大載荷為800kg，則單根單排鏈條承受的最大載荷為1600kg，由表1可知，是20A鏈條極限載荷的1/44，因此堆垛機提升鏈條運行工況為低速輕載，理論上通常會出現前兩種失效形式。通過多年的運行跟蹤觀察發(fā)現，由于提升鏈條長度長，處于垂直狀態(tài)，油脂附著力差，潤滑效果不理想，特別是連接配重塊附近一段的鏈條長期處于立柱筒內，根本無法潤滑，造成鏈條不同程度地出現了鏈板疲勞斷裂、鏈板和鉸鏈磨損，鏈輪節(jié)距增加，如圖3、4所示。2.2軸承故障和提升鏈條一樣，鏈輪軸承處于同樣低速輕載工況，常見的失效形式為接觸疲勞失效和游隙變化失效。3臺堆垛機鏈輪軸承均為國產深溝球軸承，單面密封，采用集中潤滑方式。由于立體倉庫采用彩鋼瓦結構，保溫效果差，冬季庫頂溫度最低零下，夏季則達到50OC左右，溫差大。經過多年的運行，集中潤滑通道內油脂干結堵塞，導致加油時，新油不能順利到達軸承內部，造成軸承潤滑不良出現接觸疲勞破壞。由于冬夏溫差大，軸承冷熱膨脹不均，引起軸承游隙變化，從而造成軸承失效。3故障處理方法如上述，提升機構常見故障為鏈條磨損和軸承磨損，故障不但影響到提升機構的準確定位，而且更為嚴重的是由于堆垛機為高空作業(yè)，給安全生產帶來巨大隱患，一旦出現故障，由于涉及到30m的高空作業(yè)、鏈條本身長且自重大，需要制訂完善的安全的鏈條更換作業(yè)方案。圖3鏈板磨損圖圖4鉸鏈磨損圖3.1鏈條更換根據堆垛機的維護手冊，鏈條的更換標準是:任意測量30節(jié)鏈條，如果伸長超過2%，為了確保安全，鏈條需整根更換。按表1計算，日常狀態(tài)監(jiān)測發(fā)現20入鏈條30節(jié)測量長度超過971.55mm時，需進行鏈條更換。如果鏈條只出現了某節(jié)鏈板疲勞斷裂，鉸鏈磨損，而其余部分鏈輪節(jié)距伸長未超出2%范圍，可考慮進行局部更換。3.1.1整體鏈條更換方法整根鏈條的更換難點主要是作業(yè)高度高、立庫頂部照明差、鏈條長自重大、作業(yè)周期長、并盡可能避開嚴寒和酷暑季節(jié)。具體操作方法如下，如圖5所示。a）在立庫頂部16層，巷道貨架之間架設作業(yè)平臺，并布置好照明和安全防護；b）將載貨臺升至最高第16層，此時堆垛機立柱內的配重塊則降到低位；圖5鏈條更換作業(yè)圖c）用2只2t手動葫蘆將載貨臺固定在立庫頂部橫梁上，鏈條得以放松，配重完全d）將載貨臺連接的2根20A提升鏈條斷開，末端繞過鏈輪組5/5，，并與長約30m的鋼絲繩同時相連，鋼絲繩另外一端與1只2t手動葫蘆相連固定在下方“作業(yè)點1”的堆垛機底梁上；e）斷開主動鏈條28A對提升鏈條20A的傳動約束；f）在“作業(yè)點2”，從檢修口斷開提升鏈條20A與配重塊的連接，將新鏈條與舊鏈條相連，接下來，新舊鏈條將在人工拉動下，通過各鏈輪組的傳動，完成替換工作;g）在“作業(yè)點1”，操作人員通過葫蘆不斷地向下收鋼絲繩，新鏈條則從檢修口不斷上升，并對新鏈條節(jié)數進行計數；h）由于手動葫蘆行程有限，通過幾次交替更換葫蘆后，舊鏈條逐漸落至“作業(yè)點1”；i）當更換的新鏈條累計計數達到2386節(jié)后，停止更換工作。將新鏈條在檢修口與配重塊相連，另外一端也繞過了鏈輪組5/5',然后將其中1根鏈條的長度截掉63節(jié)；j）分別將兩根鏈條與載貨臺相連，至此完成了整根鏈條的更換。開機后讓鏈條低速轉動起來的同時進行刷油潤滑作業(yè)。3.1.2局部鏈條更換方法相對與整體鏈條更換而言，局部鏈條更換簡單得多。根據鏈條故障部位，在立庫貨架相應的層高位置架設作業(yè)平臺，為了確保安全，作業(yè)平臺周圍還需架設護欄和防護網防止人員墜落和工器具、零部件墜落。找出距離故障鏈節(jié)兩端最近的活接頭，用3只不小于2t手動葫蘆將故障段鏈條和非故障段鏈條懸掛于貨架上，然后松開活接頭，更換故障段鏈條。3.2鏈輪軸承更換相對鏈條更換，鏈輪軸承更換工作關注的重點是高空作業(yè)和設備零部件墜落，下面以鏈輪組5/5'軸承更換為例進行具體說明，見圖6所示。圖6軸承更換作業(yè)圖a）在立庫頂部16層，巷道貨架之間架設作業(yè)平臺，并布置好照明和安全防護，重點是在作業(yè)平臺下方鋪設安全網，防零部件墜落；b）將載貨臺升至最高第15層，用2只2t手動葫蘆將載貨臺固定在立庫頂部橫梁上，讓鏈條略微放松；c）用1只2t手動葫蘆將圖中最左側2根鏈條同時固定，防止鏈條在失去載貨臺負荷后，被配重收緊。此時再對懸掛載貨臺的2只葫蘆向上收緊，使得鏈輪組上方的鏈條完全放松；d）用吊繩將鏈輪組5/5,上方的鏈條掛起，確保鏈條完全脫離鏈輪，并有較足夠的檢修空間；e）在更換軸承之前，先要將鏈輪軸打出，為了確保軸與鏈輪分離過程中鏈輪不掉落，還得用細尼龍繩將鏈輪系掛起來；f）鏈輪與軸分離后，將鏈輪