摘要：近年来，我国经济快速发展的同时离不开科学技术的大力支持，各行各业都在融入现代科技，以求更大的发展空间。在我国各大发电厂以及金属冶炼等众多领域当中，斗轮机因其自身具备良好的性能优势，能够自动化地完成大宗散状物料的连续装卸工作而得到了广泛使用。但在长时间的使用过程中，由于斗轮机自身的设计问题、臂架配重过轻等问题，容易导致斗轮机悬臂出现异常振动情况，进而直接影响斗轮机的正常作业。为此，本文将通过结合笔者自身实际工作经验，通过对斗轮机悬臂异常振动的原因进行探究，提出相关的有效处理对策。
关键词：斗轮机悬臂；异常振动；原因；处理措施
引言
科学技术的快速发展使得越来越多的高科技技术融入到我们的生产生活当中，给国家经济建设添砖加瓦。斗轮机的振动是导致结构失效的关键原因。基于动力学模型，研究典型工作姿态下斗轮机系统对挖掘阻力激励的响应，结果表明当斗轮机构处于最低位置时系统的位移和加速度响应最剧烈。针对此工况，进一步研究关键结构的刚度、以及斗轮质量对斗轮机系统固有频率以及振动响应的影响规律，结果表明：系统固有频率对结构刚度的敏感性各不相同；斗轮质心振动位移随着斗轮质量和斗轮悬臂刚度的增加而单调减小；斗轮质心加速度大小随斗轮质量量增加而单调减小，而对悬臂拉杆刚度的变化不敏感。研究结果可为斗轮机上部结构的动力学设计提供理论依据。
1斗轮机悬臂异常振动现象
本文以笔者所在单位使用的斗轮机为例，在经过安装调试之后其已经正式投入运行。但在斗轮机的作业过程中，曾经多次出现斗轮机悬臂异常振动的情况，同时还会产生大量刺耳噪音。根据相关记录显示，斗轮机悬臂的振幅最大为2．5m，整个斗轮机出现了明显晃动，悬臂反向台车与轨道面相偏离。当斗轮机逐渐下降时，与轨道出现了相互撞击的情况，随之产生了巨大噪音。而另一台悬臂式斗轮机同样存在悬臂异常振动的情况，为了能够顺利完成作业同时避免出现严重的安全事故，司机在操作斗轮机悬臂时经常需要临时进行短暂暂停，用以有效控制斗轮机悬臂的振动幅度。
2斗轮机悬臂异常振动的原因
2.1有大量气泡生成
导致斗轮机悬臂出现异常振动的问题，与大量气泡的生成有着密切关系。在液压油中通常会有掺混空气和溶解空气，在温度固定的情况下，随着压力的不断增加，液体中的溶解气体体积量也会随之相应增加，二者之间具有明显的线性相关关系。如果系统压力降低，则液压油当中的空气将被分离成气泡油。在液体当中，掺混空气基本上会呈现为球状的气泡，气泡的直径大多保持在0．25mm到0．5mm之间，并且呈现为球状气泡的掺混空气会悬浮在液压油上。如果油液的绝对压力与空气分离压相一致时，在析出油液中饱和度较高的空气之后，将会有大量气泡聚集在一起，此时液体流动性将会出现相应变化，随之可能会出现噪音以及异常振动。特别是在气泡破裂的情况下，随之产生的冲击力将大大增加斗轮机悬臂的疲劳度。
2.2斗轮机俯仰液压系统设计不尽合理
未充分考虑液压缸的背压问题，悬臂液压缸在斗轮机下降过程中经常发生振动并伴有异常噪音，并且情况日益严重，有时斗轮处的振幅达到2m以上，造成斗轮机整机晃动，悬臂反向台车离开轨道面，落下时撞击轨道，发出刺耳的声响，另一侧台车下陷，造成了斗轮机夹轨器等的损坏。另外，由于司机室悬挂设计（司机室采用阻尼油缸悬挂在上部金属结构上），悬臂振动时司机室犹如荡秋千，给司机的安全和心理方面也造成了严重的威胁。为了安全起见，司机操作斗轮机悬臂从最上端下降到最下端时，中间一般都要暂停一两次，以避免振动过大。起初，我们通过调整调速阀改变悬臂俯仰速度，以减轻振动，但收效甚微，并且悬臂俯仰速度过慢，影响正常生产。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所有这些，严重影响了电厂的安全生产，若不及时处理，可能会酿成斗轮机倾覆的特大事故。
2.3受环境温度影响
其在气温相对比较高的夏季更容易出现异常振动的问题。有工作人员通过分析噪声，发现位于平衡阀位置处的液体噪声，其变化和振颤频率几乎完全相同，因此证明平衡阀是导致斗轮机悬臂出现异常振动的“元凶”。由于控制油路的开启压力直接受到平衡阀控制油路阻力的影响，负载决定着系统压力。因此随着周围环境温度的不断降低，油液变得越来越粘稠，此时平衡阀控制油路将产生巨大阻力，使得悬臂式斗轮机能够保持平稳运行。而一旦周围环境温度持续升高，油液的粘度与阻力减小，当进行斗轮机下降操作时，受到各个部件自重的影响，降速加快，此时如果关闭平衡阀，斗轮机将处于静止状态，一旦重新开启平衡阀，将再次出现悬臂速降的情况。
3斗轮机悬臂异常振动的处理措施
其通过采用实验的方式，将一只单向节流阀安装在斗轮机悬臂俯仰液压缸的无杆腔油路当中，用于调整回油路节流，在全部开启进油路并启动悬臂式斗轮机后，其发现安装在回油路上的节流阀，将会在斗轮机下降过程中产生一定的阻力，进而在液压缸的回油腔当中自然地形成一种背压。伴随着不断加快的运动速度，液压缸背压持续升高，当背压值升高到一定数值之后将会形成一个阻尼力。受到该阻尼力的影响，即便臂架配重比较轻的悬臂式斗轮机，出现了较大的负值负载情况，斗轮机悬臂依旧能够保持比较稳定的运行状态，同时还可以在一定程度上有效抑制运动部件的振幅。
4改进措施及实施效果
为彻底解决斗轮机俯仰液压系统液压缸的背压问题，在斗轮机悬臂俯仰液压缸后腔（无杆腔）油路上加装一只单向节流阀，作为回油路节流调整，而进油路则全开，不节流。当后腔进油时（即A路进油），后腔单向节流阀全开（即进油路全开），活塞杆伸出，斗轮机悬臂上升；当前腔进油时（即B路进油），后腔单向节流阀节流（即回油路节流）活塞杆缩回，斗轮机悬臂下降。在上述2种运动过程中，由于斗轮机下降时回油路上有节流阀，形成了局部阻力，使液压缸回油腔产生背压，而且运动速度越快，液压缸的背压也越高，背压力就形成了一个阻尼力。由于这个阻尼力的存在，使液压缸的速度在负值负载作用下不会产生失控现象，且对运动部件的振动有抵制作用，从而提高了执行元件运动的平稳性，使斗轮机悬臂液压缸升降更加平稳。同时，由于液压缸回油腔背压力的存在，使得系统压力升高，当油液的绝对压力高于油液的空气分离压时，油液中的溶解空气就不易分离形成气泡，同时也可以有效防止温度变化对液压系统造成的振动。首先在振动较大的斗轮机实施上述解决方案，在其悬臂俯仰液压缸后腔（无杆腔）油路上加装一只单向节流阀，改造后经过空载及重载试运，斗轮机悬臂振动的问题得到了根本解决，不论是空载还是重载，斗轮机俯仰系统在上升或下降过程中均运行平稳，无异音，改造工作取得了良好的效果。另外，根据斗轮机臂架平衡性测定的结果，适当增加臂架配重，使臂架配重和斗轮等部件处于一个合理的平衡状态，以进一步提高系统的稳定性，降低系统工作压力及负值负载，延长系统各元部件的使用寿命。
结语
由于受到环境温度、负载负值等因素的影响，斗轮机在运行过程中比较容易出现悬臂振动异常的问题。通过加装单向节流阀则可以在一定程度上解决这一问题。另外，为有效提高斗轮机臂架的平衡性，针对臂架配置比较轻的悬臂式斗轮机，还可以通过尝试适当加大配重，平衡斗轮与臂架配重等各个部件，从而进一步保障斗轮机的安全稳定运行。
参考文献：
［1］彭涛．挖掘激励下斗轮机振动响应及影响因素研究［J］．噪声与振动控制，2017，37（5）：61－66．
［2］白海霞．斗轮机回转机构故障原因分析及处理［J］．机械工业标准化与质量，2015（3）：28－31．
［3］刘胜金．斗轮机悬臂液压缸异常振动的原因及改进［J］．电力安全技术，2014，13（9）：12－13．
论文作者:崔琳,高跃
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/17
标签：轮机论文; 悬臂论文; 液压缸论文; 油路论文; 异常论文; 节流阀论文; 气泡论文; 《基层建设》2018年第20期论文;