港口門機(jī)回轉(zhuǎn)支承裝置的故障分析及預(yù)防對(duì)策

摘 要：門座式起重機(jī)是港口較為常見的一種起重設(shè)備，多被應(yīng)用于大型材料裝卸和生產(chǎn)作業(yè)，回轉(zhuǎn)支承裝置作為其中重要的組成部件，對(duì)門機(jī)運(yùn)行效率、安全性都有很大的影響。本文對(duì)回轉(zhuǎn)支承裝置日常運(yùn)行中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行了匯總和闡述，并針對(duì)這些問(wèn)題提出了嚴(yán)格把控生產(chǎn)質(zhì)量、加強(qiáng)安裝調(diào)試等四條建議，以期為降低回轉(zhuǎn)支承故障率略盡綿力。

關(guān)鍵詞：港口門機(jī);回轉(zhuǎn)支承裝置;型式選擇

前言：回轉(zhuǎn)支承裝置能夠承受較大的軸向、徑向負(fù)荷及傾覆力矩，當(dāng)兩物體間需要作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且同時(shí)需要承擔(dān)較大綜合載荷時(shí)，回轉(zhuǎn)支撐裝置能夠表現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)。目前由于生產(chǎn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、維護(hù)使用不規(guī)范、安裝精度低等因素，回轉(zhuǎn)支承裝置故障率仍然處在一個(gè)較高的數(shù)值上，對(duì)港口門機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成了較大阻礙。因此，有必要對(duì)港口門機(jī)回轉(zhuǎn)支承裝置的故障情況進(jìn)行分析，并探索出合理的預(yù)防思路。

1港口門機(jī)回轉(zhuǎn)支承裝置的故障分析

1.1裝置安裝隱患

在對(duì)港口門式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承裝置進(jìn)行安裝時(shí)，一般需要將滾動(dòng)體和滾動(dòng)軸向間空開0.3～0.5mm的間隙，但在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，由于制作工藝不成熟、安裝誤差較大等原因，往往達(dá)不到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在此影響下，回轉(zhuǎn)動(dòng)載也就無(wú)法控制在合理范圍內(nèi)。當(dāng)門機(jī)臂架進(jìn)行收放作業(yè)時(shí)，回轉(zhuǎn)支承裝置就會(huì)在平衡點(diǎn)產(chǎn)生異動(dòng)，對(duì)回轉(zhuǎn)支承滾道造成損傷。此外，滾珠安裝過(guò)密，構(gòu)件在軸向力作用下相互擠壓，也會(huì)加劇回轉(zhuǎn)支撐裝置的磨損情況。

1.2裝置局部變形

回轉(zhuǎn)支承裝置在投產(chǎn)使用前需要經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)牟襟E，生產(chǎn)材料、生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)流程等因素都會(huì)對(duì)裝置質(zhì)量產(chǎn)生制約和影響，裝置在運(yùn)輸過(guò)程中，也有可能因?yàn)楸Ｗo(hù)措施不到位而受到撞擊和振動(dòng)，這些都會(huì)導(dǎo)致裝置局部變形。此外，安裝技藝不達(dá)標(biāo)，連接支承面凹凸不平，起重機(jī)行走軌道不平整也是裝置變形的重要原因，如果不采取有效的預(yù)防措施，長(zhǎng)時(shí)間下去很容易造成滾動(dòng)體的破裂。

1.3聯(lián)接剛度不足

回轉(zhuǎn)支承裝置在港口門機(jī)的構(gòu)成中本身就屬于剛度較薄弱的環(huán)節(jié)，如果港口裝卸單位在裝配環(huán)節(jié)選擇了型號(hào)不合理的回轉(zhuǎn)支承，將使得這一問(wèn)題更加嚴(yán)重，回轉(zhuǎn)支撐裝置無(wú)法達(dá)到上下聯(lián)接的剛度需求，會(huì)在非正常狀態(tài)下產(chǎn)生應(yīng)變能，從而出現(xiàn)周期性彈性變形甚至聯(lián)接處開裂的嚴(yán)重問(wèn)題，門機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的巨大載荷將對(duì)回轉(zhuǎn)滾道產(chǎn)生沖擊，不但降低門機(jī)運(yùn)行效率，還會(huì)埋下安全隱患。

1.4疲勞剝落損傷

疲勞故障是回轉(zhuǎn)支承裝置故障的主要原因之一，這主要是負(fù)載狀態(tài)下的滾道與滾動(dòng)體相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的，并且，在交變載荷因素的影響下，回轉(zhuǎn)支承裝置還會(huì)由內(nèi)里一定深度開始向外擴(kuò)散產(chǎn)生裂紋，這種裂痕最終會(huì)使得構(gòu)建表面出現(xiàn)大塊剝落和凹坑。一旦疲勞剝落損傷出現(xiàn)，回轉(zhuǎn)支承構(gòu)件所受到的沖擊力會(huì)更加劇烈，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，這種情況一般會(huì)表現(xiàn)為持續(xù)噪聲，嚴(yán)重影響門機(jī)穩(wěn)定性。

1.5后期維護(hù)隱患

回轉(zhuǎn)支承裝置故障原因不僅包含生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和安裝所導(dǎo)致的先天不足，還包括后期使用、維護(hù)和保養(yǎng)不當(dāng)?shù)囊蛩亍Ｆ渲凶畛Ｒ姷墓收现饕幸韵聨追N，一是螺栓部位的故障，包括螺栓松動(dòng)、裂紋及斷裂等。螺栓在回轉(zhuǎn)支承裝置中能夠連接支承上下結(jié)構(gòu)，螺栓過(guò)緊會(huì)加大回轉(zhuǎn)支承壓力，造成螺栓斷裂，螺栓過(guò)松則會(huì)降低支承剛度。二是齒圈故障，主要包含齒斷裂、齒面疲勞、齒面擦傷與劃痕等。

2港口門機(jī)回轉(zhuǎn)支承裝置的故障原因及預(yù)防對(duì)策

2.1嚴(yán)格把控回轉(zhuǎn)支承裝置質(zhì)量

回轉(zhuǎn)支承裝置先天質(zhì)量情況是其使用壽命、運(yùn)行效率的決定性因素，如果生產(chǎn)不達(dá)標(biāo)，后期再多的補(bǔ)充工作也是無(wú)用功，因此，門機(jī)使用單位要嚴(yán)格把控回轉(zhuǎn)支承裝置的質(zhì)量，合理選擇裝置型式。首先是軸承型式的確定，目前常見的回轉(zhuǎn)軸承有單排交叉滾子、單排球、雙排球以及三排圓柱滾子四種型式。在港口門式起重機(jī)中，回轉(zhuǎn)支承精密度較高，且需要同時(shí)承受較大的徑向、軸向荷載以及傾覆力矩的作用，因此單排圓柱滾子軸承比較適用。而在小型起重機(jī)中，雙排異徑球和交叉滾子回轉(zhuǎn)支承裝置都是不錯(cuò)的選擇。裝置運(yùn)輸過(guò)程中也要注意做好保護(hù)措施，避免運(yùn)輸不當(dāng)造成滾道變形等問(wèn)題。

其次是軸承型號(hào)選擇，最大靜載荷與疲勞壽命是設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)支承裝置的主要依據(jù)，使用單位應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際回轉(zhuǎn)角度內(nèi)的總循環(huán)次數(shù)對(duì)裝置壽命進(jìn)行分析，科學(xué)計(jì)算回轉(zhuǎn)支承載荷。此外，一般情況下生產(chǎn)廠家還會(huì)提供承載能力曲線圖，圖中一般包含用于校正審核的疲勞壽命曲線和用于早期選型的極限靜載曲線，技術(shù)人員可以綜合這一曲線圖和荷載力計(jì)算結(jié)果科學(xué)選擇軸承型號(hào)。第三是要嚴(yán)格控制回轉(zhuǎn)支承裝置制造標(biāo)準(zhǔn)，一方面要把控制造材料，回轉(zhuǎn)支承主要有42CrMo和50Mn兩種材料，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際強(qiáng)度需求和經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行選擇。另一方面是要控制支承的熱處理工藝，這一步包含支承整體熱處理和齒面、滾道的熱處理。裝置整體熱處理包括調(diào)質(zhì)和正火處理，滾道則一般為淬火處理，齒面則包括調(diào)質(zhì)、淬火、正火三種處理工藝，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。

2.2加強(qiáng)回轉(zhuǎn)支承裝置安裝調(diào)試

回轉(zhuǎn)支承裝置安裝不當(dāng)可能會(huì)加劇滾體、滾道、齒面等的磨損情況，降低整個(gè)裝置的使用壽命，因此嚴(yán)格把控安裝環(huán)節(jié)并進(jìn)行調(diào)試是非常有必要的。首先在裝置裝配前一定要對(duì)零件表面的粗糙度和精度進(jìn)行全面檢測(cè)，避免裝配應(yīng)力對(duì)各構(gòu)件產(chǎn)生的損傷。其次，安裝過(guò)程中，安裝平臺(tái)應(yīng)當(dāng)由足夠的剛度、粗糙度和平整度，以確保平臺(tái)沒有額外應(yīng)力作用，其次回轉(zhuǎn)支承基面與安裝平臺(tái)貼合面之間應(yīng)當(dāng)足夠平整，如果安裝中發(fā)現(xiàn)存在間隙，就要對(duì)平臺(tái)進(jìn)行再加工或進(jìn)行墊片添加處理。第三，安裝時(shí)要合理把控螺栓預(yù)緊力以及齒圈齒輪與傳動(dòng)齒輪之間的接觸面積，盡可能避免安裝載荷的產(chǎn)生。為了減少螺栓頭和支承接觸面的壓力，工作人員也可以采用圓平墊片，嚴(yán)禁彈簧墊片的使用。四是要確保安裝人員具有充足的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn)積累，從人員專業(yè)度層面確保安裝質(zhì)量。

同時(shí)相關(guān)單位也要根據(jù)現(xiàn)實(shí)工作情況，通過(guò)有效試驗(yàn)不斷改進(jìn)安裝技術(shù)。例如，回轉(zhuǎn)支承大齒輪的斷齒故障一直普遍存在于我國(guó)各大港口中，給裝卸工作的開展造成了極大阻礙。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究，在沒有沖擊不良和門機(jī)過(guò)載等因素影響的情況下，大小齒輪仍舊會(huì)產(chǎn)生不一致的位移，使得齒輪軸線出現(xiàn)0.48°的夾角，這種情況是大齒輪上部應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生斷裂的主要原因[1]。針對(duì)這一情況，技術(shù)人員可以在小齒輪安裝時(shí)，在嚙合處齒輪上斷面留出一定的預(yù)位移空間，此空間要保持在齒側(cè)間隙范圍內(nèi)，從而提高安裝和理性、降低斷齒機(jī)率，降低港口經(jīng)濟(jì)損失。此外，對(duì)于安裝調(diào)試中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)迅速反應(yīng)并作出處理，例如在門機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)“吱吱”的響聲，就要明確這是否是由于安裝接觸面不平引起的。

2.3重視回轉(zhuǎn)支承裝置保養(yǎng)工作

回轉(zhuǎn)支承裝置的維護(hù)保養(yǎng)工作主要包含以下幾個(gè)方面：一是螺栓連接情況檢查，根據(jù)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，回轉(zhuǎn)支承運(yùn)行超過(guò)4d就應(yīng)當(dāng)對(duì)螺栓進(jìn)行預(yù)緊力檢修，當(dāng)工作周期達(dá)到20d后，還要進(jìn)行預(yù)緊力重復(fù)檢測(cè)。近年來(lái)“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式在各行各業(yè)都得到了普遍推廣，港口門機(jī)故障檢測(cè)也應(yīng)當(dāng)積極引進(jìn)新技術(shù)，用自動(dòng)化和智能化的手段提高檢測(cè)效率，降低回轉(zhuǎn)支承裝置的故障率。例如結(jié)合了傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和采集技術(shù)的結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)技術(shù)，就可以對(duì)回轉(zhuǎn)支承裝置構(gòu)件的固定位置、松緊程度和實(shí)際運(yùn)行承載情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效提升檢測(cè)效率[2]。

二是要做好回轉(zhuǎn)支承裝置的潤(rùn)滑工作，應(yīng)從潤(rùn)滑油路通暢度、潤(rùn)滑周期、潤(rùn)滑脂等方面對(duì)潤(rùn)滑保養(yǎng)工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境和實(shí)際工作情況決定潤(rùn)滑油量，例如遇到回轉(zhuǎn)支承裝置出廠油量較少的情況，技術(shù)人員就應(yīng)當(dāng)依據(jù)軸承低速重載的工作環(huán)境給予潤(rùn)滑油添加。此外，不同型式的裝置對(duì)于潤(rùn)滑保養(yǎng)的要求也是不同的，一般而言滾柱式回轉(zhuǎn)軸承應(yīng)當(dāng)每隔2d進(jìn)行一次潤(rùn)滑，而球式回轉(zhuǎn)支承的潤(rùn)滑周期則應(yīng)當(dāng)控制在4d左右。三是要做好回轉(zhuǎn)支承裝置的清潔工作，回轉(zhuǎn)支承裝置并沒有配備很好的防塵裝置，因此雜質(zhì)異物入侵也成為了導(dǎo)致滾子與滾道摩擦力增大的重要原因之一，齒面檢查和清理周期應(yīng)為10d，同時(shí)要注意，清理時(shí)要避免硬質(zhì)異物接觸齒輪嚙合區(qū)，對(duì)齒輪造成損壞，切忌直接用水對(duì)回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行沖洗。

2.4制定港口門機(jī)操作使用規(guī)范

港口門機(jī)操作使用不規(guī)范不僅會(huì)加大回轉(zhuǎn)支承裝置的磨損度，還會(huì)使門座式起重機(jī)整體運(yùn)行出現(xiàn)故障和安全隱患，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)充分重視工作標(biāo)準(zhǔn)的重要性，從制度層面杜絕這些不良因素。一是要制定詳細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的操作規(guī)范和流程，并配備以監(jiān)督檢查機(jī)制和問(wèn)責(zé)機(jī)制，從制度層面減少門機(jī)超載或突然打反車等的違規(guī)操作，從而降低回轉(zhuǎn)支承裝置的磨損頻率。操作規(guī)范應(yīng)當(dāng)分為準(zhǔn)備、作業(yè)和應(yīng)急規(guī)范三個(gè)部分，準(zhǔn)備階段中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)檢查門機(jī)制動(dòng)器總開關(guān)是否處于斷開狀態(tài)、起重機(jī)車物件放置是否合規(guī)，回轉(zhuǎn)支承裝置螺栓是否有松動(dòng)，潤(rùn)滑情況是否良好等。作業(yè)階段中，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照流程操作，設(shè)備使用完畢后要在指定位置完成復(fù)位操作，在歸零操作手柄后切斷電源。在緊急情況出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)放下重物，將控制器歸零并切斷電源再進(jìn)行檢查。

二是可以通過(guò)常態(tài)化的培訓(xùn)向員工傳達(dá)操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)操作技術(shù)，在培訓(xùn)中進(jìn)行必要的理論知識(shí)普及，讓員工在掌握原理的基礎(chǔ)上自發(fā)地規(guī)范操作行為，探索保養(yǎng)技術(shù)，可以結(jié)合培訓(xùn)內(nèi)容建立相應(yīng)的考核機(jī)制，以此督促員工不斷提升專業(yè)素養(yǎng)，減少門機(jī)操作誤區(qū)。三是要在固定周期內(nèi)對(duì)回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行檢驗(yàn)，既包括對(duì)正在使用產(chǎn)品的日檢、月檢和年檢，也包括對(duì)新產(chǎn)品的型式試驗(yàn)，通過(guò)定期檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患。對(duì)已經(jīng)達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的回轉(zhuǎn)支承裝置，要及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢處理和更換工作，保障生產(chǎn)工作的順利開展。

結(jié)論：與普通的滾動(dòng)軸承相比，起重機(jī)回轉(zhuǎn)支撐裝置具有尺寸大、運(yùn)轉(zhuǎn)速度低、所受載荷復(fù)雜等特點(diǎn)，是起重機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的部件之一。港口相關(guān)單位和技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分重視回轉(zhuǎn)支承故障問(wèn)題，從生產(chǎn)材料、工藝、選型等方面嚴(yán)格把控裝置質(zhì)量，加強(qiáng)裝置安裝調(diào)試，重視保養(yǎng)工作，并制定相應(yīng)的操作規(guī)范，全面降低回轉(zhuǎn)支承裝置故障率。

參考文獻(xiàn)：

[1]董熙晨，徐曉鑫，龍文星.大型門座起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承斷齒故障分析及改善方案[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2019（17）：101-106.

[2]蘇文勝，柳晨曦，薛志鋼.改進(jìn)的鄰域相關(guān)法在回轉(zhuǎn)支承故障診斷中的應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2019（08）：94-97.

作者簡(jiǎn)介：

倪華勇（1984.4-），男，籍貫：上海，助理工程師，研究方向：港機(jī)設(shè)備。

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）