門座起重機新型方便維修鉸點的研發(fā)

肖利濤 于婷婷

青島海西重機有限責任公司 青島 266530

0 引言

對于重型機械來說，旋轉鉸點軸承損壞是設備故障的常見因素。四桿機構是門座起重機主要的工作部件，其鉸點軸承的損壞可導致門座起重機停工。

目前，門座起重機四桿機構鉸點的維修方式主要是四桿機構拆卸進行維修，維修費用較高，安全性低，維修周期較長。也可不拆除四桿機構，直接割除軸承安裝支座的維修方式，這種方式維修費用較低，但是復原后的軸承安裝座精度不能保證，往往后期再出現(xiàn)故障的概率很高。隨著港口行業(yè)的發(fā)展及港口設備日益飽和，設備的利用率越來越高，更安全更簡單更快的維修技術是目前港口設備研究的重要方向之一。

針對上述門座起重機鉸點維修存在的問題，本文從設備及工藝方面進行技術創(chuàng)新研發(fā)，提出1種門座起重機新型方便維修鉸點的研發(fā)及維修方法，能夠實現(xiàn)安全簡單快速地完成四桿機構主要鉸點的維修，并能保證維修后的鉸點質量。

1 門座起重機四連桿鉸點系統(tǒng)

如圖1所示，門座起重機四連桿包括大拉桿、臂架結構、象鼻梁、立柱結構等，鉸點系統(tǒng)包含大拉桿上鉸點、大拉桿下餃點、臂架上鉸點和臂架下餃點等[1]。其中，大拉桿上下鉸點的維修相對簡單，但臂架上下鉸點的維修較復雜，上下鉸點軸承損壞后的維修費用高，安全性低，維修周期較長。

圖1 門座起重機四連桿鉸點系統(tǒng)

2 常規(guī)鉸點結構

目前，門座起重機四連桿軸承鉸點設計形式基本一致。如圖2所示，軸承鉸點包括軸承座、軸承端蓋、鉸點軸、軸端卡板、左側軸承支座、右側軸承支座和軸承等。軸承座通過鉸點軸與軸承支座連接支撐；軸承通過軸承端蓋軸向固定在軸承座內(nèi)，鉸點軸穿過軸承且固定在左側軸承支座和右側軸承支座的鉸點軸安裝孔上，軸端卡板安裝于左側軸承支座和右側軸承支座上用于軸向固定鉸點軸[2]。

圖2 常規(guī)門座起重機鉸點結構形式

門座起重機四連桿軸承鉸點往往連接2個重要的工作構件[3]。如果軸承鉸點損壞，維修軸承鉸點時，很多情況下需要拆除鉸點軸，將左側軸承支座和右側軸承支座與軸承座完全分離，才能拆下軸承端蓋更換軸承。門座起重機臂架系統(tǒng)構件幾十噸重，安裝高度幾十米，拆卸安裝過程存在嚴重的安全隱患，成本巨大，耗時很長[4]。

3 新型方便維修鉸點結構

如圖3所示，門座起重機新型方便維修鉸點的結構主要由軸承座、軸承端蓋、鉸點軸、軸端卡板、左側軸承支座、右側軸承支座、軸承、支撐套、備用軸承支座及備用軸承座等組成。其中，左右側軸承支座與備用軸承支座固定在第一結構件上，軸承座與備用軸承座固定在第二結構件上，第一、第二結構件通過軸承完成鉸接。左右側軸承支座、備用軸承支座、軸承座及備用軸承座均設置有安裝孔，且各安裝孔為同心設計。左側軸承支座包括左側軸承支座底座和安裝在左側軸承支座底座上的方便拆卸的支撐套，左側軸承支座底座設置有用于安裝支撐套的圓孔，圓孔直徑大于軸承端蓋的外徑，保證軸承端蓋能從圓孔取出；支撐套通過螺栓固定在左側軸承支座底座的圓孔上，支撐套上設置有安裝孔，鉸點軸穿過支撐套上的安裝孔。

圖3 新型方便維修鉸點結構形式

由于備用軸承支座和備用軸承座在工作狀態(tài)與鉸軸不連接，只作為維修時的連接鉸點，故備用軸承支座內(nèi)部不需安裝軸承。位于備用軸承支座上和位于備用軸承座上的安裝孔的直徑均與鉸點軸直徑一致，備用軸承支座置于右側軸承支座右側，備用軸承座置于軸承座右側，即右側軸承支座和備用軸承支座之間。

鉸點軸的左側有伸出左側軸承支座的延長段，延長段的長度與右側軸承支座和備用軸承支座之間的距離相當。延長段的長度應滿足鉸點軸穿過備用軸承座安裝孔與備用軸承支座安裝孔時，鉸點軸末端開始或還未與支撐套脫離。

當軸承鉸點正常工作時，鉸點軸的延長段位于軸承鉸點的左側位置，軸承座通過軸承將力傳遞到鉸點軸上，鉸點軸左側與支撐套配合，支撐套外徑與圓孔配合；鉸點軸的右側與右側軸承支座安裝孔配合；軸端卡板將鉸點軸徑向固定住。此時，左側軸承支座和右側軸承支座為軸承座的支撐。

如圖4所示，當軸承鉸點需要維修，軸承需要更換時，將軸端卡板拆除，用千斤頂將鉸點軸往備用軸承支座方向頂入，鉸點軸完全穿過備用軸承座和備用軸承支座即停止頂入。此時，軸承座不受力，備用軸承座開始受力，右側軸承支座和備用軸承支座為備用軸承座的支撐。將支撐套拆除，軸承端蓋從左側軸承支座底座的圓孔中取出，進行軸承的更換。

圖4 新型方便維修鉸點維修時狀態(tài)圖

基于門座起重機新型方便維修鉸點。軸承鉸點維修時的拆裝工序步驟如下：

1）將用于鉸點軸軸向定位的軸端卡板拆除；

2）使用千斤頂將鉸點軸往備用軸承支座側頂入，當鉸點軸完全穿過備用軸承座和備用軸承支座即停止頂入；

3）將支撐套和軸承端蓋拆除，更換軸承；

4）安裝支撐套和軸承端蓋，用千斤頂從鉸點內(nèi)側將鉸點軸頂出到原來的位置，安裝軸端卡板。

4 主要零部件分析

本項目研發(fā)的門座起重機方便維修的鉸點具有設計成本低、維修簡單、維修成本低、安全性高等特點，其主要的零部件修改為：

1）如圖5所示，與常規(guī)鉸點軸支座的形式（見圖6）相比，鉸點軸支座一側安裝孔要做大，圓孔直徑大于軸承端蓋的外徑，保證軸承端蓋能夠從圓孔取出。

圖5 一側鉸點軸安裝座形式

圖6 另一側鉸點軸安裝座形式

2）如圖7所示，在安裝孔較大的一側需要安裝鉸點軸的支撐套，支撐套通過螺栓固定在左側軸承支座底座的圓孔上，支撐套上設置有安裝孔，鉸點軸穿過支撐套上的安裝孔。

圖7 新型方便維修鉸點結構形式

3）在常規(guī)的鉸點側面增設一個鉸點軸的安裝支座，當更換軸承時，既能用于固定鉸點，又能保證軸在新的位置與原位置均為同心。

5 新型鉸點經(jīng)濟型分析

門座起重機方便維修的鉸點單鉸點設計成本增加包括：鉸點軸支座增加1 000元，軸套500元，螺栓200元，側邊支座板1 000元。采用常規(guī)鉸點的門座起重機，當鉸點軸承損壞時，臂架上鉸點維修時需要利用吊機起吊象鼻梁結構，維修費用十幾萬。維修臂架下餃點如需拆卸四連桿機構，成本和工作量能達到數(shù)十萬，如果采用割除臂架鉸點軸承的方式，安裝質量不能保證，軸承后期再次損壞的概率較大。

采用門座起重機方便維修的鉸點，多個鉸點總設計成本僅1萬余元，維修一次鉸點人工費用約0.5萬元，維修成本大大降低，安全成本無法估計。

6 結論

隨著設備利用率的提高，人工勞動力成本的不斷上升，重型設備的可靠性，維修的方便性，將會是衡量設備優(yōu)劣的一個重要指標[5]。對比現(xiàn)有的門座起重機常規(guī)的鉸點，本課題研發(fā)的鉸點形式，設計成本低，安全性高，維修成本低，維修周期短是門座起重機鉸點系統(tǒng)的升級產(chǎn)品。