卸船機回轉(zhuǎn)支撐軸承更換的若干問題

胡 銳

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東惠來 515223）

1 概況

靖海發(fā)電有限公司燃料碼頭采用3臺KRUPP連續(xù)式卸船機進行卸煤作業(yè)，該卸船機整機總重量1335 t，由大車、俯仰起落、臂架回轉(zhuǎn)、卸料頭回轉(zhuǎn)及提升等機構(gòu)組成。其俯仰角度為+38°～-17°，臂架回轉(zhuǎn)支撐軸承位置如圖1所示。

圖1 卸船機

該連續(xù)式卸船機的臂架俯仰功能由一個俯仰液壓缸伸縮實現(xiàn)。懸臂前后的5個關(guān)節(jié)軸承用于調(diào)整俯仰帶來的平行四邊形結(jié)構(gòu)變化，整個臂架以上的所有重量由一個直徑為5700 mm的回轉(zhuǎn)支撐軸承承受。2017年，1號機回轉(zhuǎn)支撐軸承在運行中出現(xiàn)較大異響，經(jīng)判斷為軸承滑道磨損導(dǎo)致輥子卡阻，嚴(yán)重影響設(shè)備安全運行。立即制定更換方案，但更換的難點就是此種機型頂升重心計算困難，稍有不慎，在頂升更或換過程中出現(xiàn)設(shè)備傾覆，極有可能出現(xiàn)機毀人亡事故。

2 回轉(zhuǎn)支撐軸承頂升重心計算

（1）問題1。卸船機回轉(zhuǎn)機構(gòu)上部重量不清楚。

（2）問題2?；剞D(zhuǎn)支撐重心不清楚。

（3）問題3。俯仰角度不同，臂架前后受力情況是變化的，什么角度整機平衡性更好。

針對上述3個問題進行力學(xué)分析，卸船機上部結(jié)構(gòu)無論俯仰角度如何變化之所以能夠處于平衡狀態(tài)最重要有2個原因：①取料頭和尾部配重的結(jié)構(gòu)重心在垂直方向上力矩相等。②回轉(zhuǎn)支撐上部結(jié)構(gòu)重心應(yīng)始終在回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)部，離圓心較近的位置。通過查閱安裝圖，判斷應(yīng)該在俯仰液壓缸的正下方。

可以認為取料頭、俯仰液壓缸、尾部配重組成一個桿秤，液壓缸是支撐點，當(dāng)俯仰角度變化時，通過俯仰液壓缸的受力狀況來平衡取料頭和配重的力矩差，達到結(jié)構(gòu)的受力平衡。此推論成立，那么缸體受力越小，平衡性越好。為了達到目的，必須在取料頭懸掛配重。俯仰液壓缸的受力情況可以通過桿側(cè)和活塞側(cè)的壓強差來監(jiān)測，懸掛配重的質(zhì)量則通過力學(xué)計算得到。

壓力公式：F桿=P桿×S桿，F(xiàn)活塞=P活塞×S活塞，根據(jù)現(xiàn)場的頂升條件，俯仰角度必須為20°（這個位置由棧橋高度和回轉(zhuǎn)頂升點共同決定），掛配重前液壓缸活塞側(cè)的傳感器讀數(shù)為11.1 MPa，桿側(cè)傳感器讀數(shù)為2.1 MPa。液壓桿直徑360 mm，活塞直徑700 mm，俯仰角度20.2°，計算結(jié)果見表1。

表1 計算結(jié)果

通過2次懸掛配重，當(dāng)取料頭配重達到36 t時，計算出桿側(cè)和活塞側(cè)受力基本相同，此時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。此時卸船機回轉(zhuǎn)機構(gòu)上部重量可以通過在A～D等4個頂升點架設(shè)稱重傳感器測量數(shù)據(jù)，如圖2所示。

4個頂升點均顯示有重量，取料頭端重量占整個回轉(zhuǎn)上部重量的39.7%，尾部配重占60.3%滿足當(dāng)初設(shè)定的A+B＞20%＞C+D＞80%要求。

結(jié)論：當(dāng)卸船機俯仰角度為20.2°時，把取料頭鏟腳背向設(shè)備側(cè)和大車軌道保持直線，并加裝36 t配重，在風(fēng)速＜10 m/s前提下，可以進行卸船機回轉(zhuǎn)支撐軸承更換作業(yè)。

3 更換回轉(zhuǎn)軸承工作主要步驟

3.1 更換軸承準(zhǔn)備工作

（1）懸臂擺放位置。懸臂旋轉(zhuǎn)至燃料部側(cè)（取料頭鏟腳背向設(shè)備側(cè)和大車軌道保持直線）懸臂上翹20°。基本保持尾部配重塊支架平衡。在取料斗部懸掛36 t左右配重。當(dāng)懸臂上升到允許高度時以頂升位置為中心，取料斗位子位于廊道上部邊緣部分。在小旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承部位連接軸側(cè)成八字形拉2根M30的防風(fēng)鋼絲，和地面纜樁相連，配備10 t葫蘆（正式頂升時不得拉緊）。完成以上準(zhǔn)備工作后，把尾部懸臂調(diào)整油缸上下進出油閥鎖死。在更換工作完成前不得打開。注：此處大臂回轉(zhuǎn)位子，以回轉(zhuǎn)軸承原頂升點中心相互重疊為標(biāo)準(zhǔn)進行。如干涉的緩沖器和限位可先行拆除。頂升位子嚴(yán)禁錯位。

（2）大車位置。大車進入錨定位置。拉好防風(fēng)拉鎖。

（3）施工區(qū)域。在陸側(cè)大車軌道和回轉(zhuǎn)部分下方，用警示帶進行圍封，并懸掛施工區(qū)域無關(guān)人員禁止進入標(biāo)志。

圖2 重量測量

3.2 設(shè)備解列

（1）確定回轉(zhuǎn)軸承位置：確認回轉(zhuǎn)部分頂升位置后，辦理工作票，切斷所有相關(guān)電源，做好安措。保留維修電源和照明電源。

（2）設(shè)備清理，施工人員對外部旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，潤滑機構(gòu)，以及旋轉(zhuǎn)內(nèi)部，清理油污，煤塵等。

（3）回轉(zhuǎn)限位拆除，旋轉(zhuǎn)防撞緩沖器和停止極限限位和支架拆除。

（4）根據(jù)端子排清單進行電纜解列。

（5）根據(jù)保護清單屏蔽相應(yīng)的保護信號。

（6）潤滑系統(tǒng)解列。

（7）4臺回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)解列。

（8）中心柱落煤管解列。軸承托架安裝：軸承托架安裝，在固定回轉(zhuǎn)軸承底部位子用14#槽鋼焊接一個H形托架。在中心位置二側(cè)1.8 m處焊接4 m長的托架2根。2個托架支架連梁長度為3.8 m，連接梁和軸承底部邊距離2.6 m。在托架和連接梁的中間位子各增加1根斜撐。

（9）千斤頂布置、保護架安裝：擺放液壓千金頂，在設(shè)備原頂升位置擺放4個600 t千斤頂，千斤頂頭部擺放一個稱重傳感器和一個175 mm×175 mm×150 mm墊塊。準(zhǔn)備部分U形墊塊。當(dāng)千斤頂上升時在千斤頂活塞周圍加裝U形墊塊防止千斤頂泄壓。

3.3 軸承拆卸、安裝

以上工作全部驗收合格后開始軸承拆除工作，拆裝需連續(xù)施工，直至軸承安裝完成。

（1）把回轉(zhuǎn)軸承上部內(nèi)側(cè)部分連接螺栓拆除。

（2）回轉(zhuǎn)軸承上部連接螺栓（旋轉(zhuǎn)內(nèi)部）全部松開3牙左右。

（3）頂升開始4個千斤頂同時上升，到上部結(jié)構(gòu)升高2 mm，檢查4個千斤頂受力情況。這時靠近配重側(cè)2個千斤頂?shù)姆Q重應(yīng)該達到上部重量的60%～80%。取料斗側(cè)重量顯示總重量為40%～20%。

（4）停止頂升檢查軸承和上部連接間隙是否均衡。檢查一切正常后頂升停止，千斤頂進入保壓狀態(tài)下。

（5）開始拆卸全部連接螺栓，頂升開始在回轉(zhuǎn)軸承上部間隙達到40 mm左右停止頂升，繼續(xù)檢查頂升位置和各千斤頂受力情況。無異常后對千斤頂增加U形保護墊塊。

（6）再次確認各千斤頂收受力情況，如果重量顯示出現(xiàn)明顯變化則需要調(diào)整千斤頂。

（7）新舊軸承更換，頂升到位后在滑道前端懸掛2個5 t葫蘆，同時向外拉出，舊軸承直徑的40%擱置在滑道上時檢查軸承托架是否牢固。達到60%再檢查一次。同時吊機停放到位，懸掛3根鋼絲繩，成品子型對軸承進行吊裝。在吊裝時需要系防風(fēng)拉繩。舊軸承擺放地面用2部叉車協(xié)同工作，運送到用戶指定位置。舊軸承位子進行清理和清洗干凈，不得有飛邊、氧化皮、銹蝕、砂礫切削等。注：舊軸承安裝位置做好標(biāo)示，確認新軸承安裝軟帶位置。

（8）在把新軸承移到吊裝位置，進行綁扎開始吊裝。在新軸承擺放到托架時要在接觸部位墊5 mm鋼板，表面打磨光滑涂抹潤滑油。不允許直接敲擊軸承。新軸承到位后以底部螺栓孔為基準(zhǔn)進行安裝。軸承外圈淬火軟帶處由廠家人員指定安裝位置。用塞尺檢測回轉(zhuǎn)支撐軸承平面與支承法蘭平面的接觸情況，將回轉(zhuǎn)軸承和底板門架固定。

（9）接通液壓千斤頂電源，緩慢上升5 mm，配重側(cè)先行上升，在取料斗側(cè)在上升相同高度即可取出保險U形墊塊。緩慢下降到上部機構(gòu)和回轉(zhuǎn)軸承連接處用螺栓進行固定。（螺栓扭緊力應(yīng)根據(jù)廠家設(shè)計要求來確定）螺栓分低、中、高三次預(yù)緊，并按180°方向?qū)ΨQ擰緊順序有步驟進行，確保最后一遍螺栓有相同的預(yù)緊力。

3.4 設(shè)備恢復(fù)

（1）按拆卸順序逆向恢復(fù)設(shè)備。

（2）對管路恢復(fù)前應(yīng)仔細檢查每一根油管路，內(nèi)部不得有灰塵和煤渣以及其他雜物造成管路堵塞，每一個接頭不得有漏油和剩油現(xiàn)象。利用原設(shè)備自動潤滑系統(tǒng)對回轉(zhuǎn)軸承進行充油，充油時長不得少于24 h。

（3）利用吊車把各工裝件清理到地面，托架拆卸時需要吊車保險，防止倒落碰傷人員和設(shè)備。拆除托架后馬上恢復(fù)圍欄。防止人員和工器具掉落。防側(cè)移裝置拆除。在焊接部位應(yīng)打磨光滑，進行油漆防腐。

3.5 送電現(xiàn)場調(diào)試

各項檢查完成送電，旋轉(zhuǎn)緩慢移動，取料斗轉(zhuǎn)向廊道外側(cè)，懸臂緩慢下降。拆除配重裝置?；剞D(zhuǎn)前應(yīng)向回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)部補充合適的潤滑脂，注脂時邊填充邊緩慢運轉(zhuǎn)，使?jié)櫥谵D(zhuǎn)盤軸承內(nèi)部均勻分布，直至潤滑脂從密封唇部位均勻滋出為止。