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港口门机回转支承的故障预防

2013-07-01

招商港务（深圳）有限公司（深圳　518067）胡勇

　　港口门机的回转支承结构目前主要有两种，即转盘式和转柱式。由于制造方便、运转平稳、整机结构简单美观，目前大多数门机，特别是大吨位门机主要采用转盘式回转支承结构形式。回转支承作为门机固定结构与回旋转结构相联接的一个重要部件，其工作状态直接影响门机的安全和正常使用。
　　考虑到回转支承处于门机结构承上启下的关键部位，拆装十分困难，维修周期长，费用高，因此在门机设计时回转支承一般都按门机的终身寿命来计算选型。尽管如此，设计上的保证在实际使用中往往得不到完全体现。特别是对回转支承这种结构形式的运动和动力特性认识不足时，由于安装精度的误差、使用维护不当等因素的影响，也会给回转支承带来一些故障和隐患，有时还严重影响到门机的正常使用，甚至产生重大的安全事故，造成巨大的经济损失。在这方面许多港口有深刻的教训。因此，有效地做好回转支承的合理设计选型、安装、使用、维护，做好故障预防更显得十分重要。
　　1、合理选择轴承型式和承载能力
　　回转支承是高精度的产品，港口门机的回转支承要同时承受很大的轴向载荷、径向载荷及倾翻力矩的作用。目前回转轴承主要有单排和双排球型、单排交叉滚子和三排圆柱滚子等四种类型。不同类型的轴承，其承载能力各不相同。三排圆柱滚子轴承由于同时能承受很大的重直力、径向力和倾复力矩，正适合港口门机回转支承的受力特点，因此，在选型时应该被首先考虑。轴承的承载能力是通过承载曲线给出的，计算选型时，应使其许用力矩大于门机计算力矩的2倍以上，使其具有足够的余量。我港曾经发生过35t单臂架门机的回转支承由于结构型式不合理和设计选型偏小而不得不更换的事情。
　　2、保证回转支承的联接刚度
　　联接刚度不足的问题在国内早期设计的门机中较普遍，过去人们常常认为回转支承本身刚度较好，可以帮助联接构件承受大的轴向力和弯矩。其实通过有限元分析计算表明，回转支承是整机结构刚度较薄弱之处，如果没有足够的上下联接刚度，则极易造成变形，产生应变能的非正常释放，Z后造成联接构件的疲劳开裂或过大的周期性弹性变形，对滚道也产生附加的冲击载荷。如我港Z近投产的40t门机的联接圆筒，按通常设计选用18～20mm的钢板就能满足要求，后将圆筒钢板厚度加大为22mm后，整机的晃动明显降低。
　　3、克服回转支承滚道局部变形
　　回转支承滚道局部变形的原因有可能是制造厂家的质量控制问题，有可能是运输过程中造成的，有可能是安装时联接支承面碾磨不平造成的，也有可能是起重机大车行走轨道高低不平而诱发的。滚道变形的大小直接影响到回转支承的使用寿命，过大的局部变形可以使回转支承在短时间内因滚动体破裂而失效。我港一台16t门机采用在现场进行圆筒对接的施工工艺，结果由于上下圆筒对接的偏差，致使回转支承法兰面出现水平高差，虽用垫片作事后调整补偿，但在运转过程中回转支承仍发出异响，大小齿轮出现不均匀啮合，给整个回转机构带来一系列的附加隐患。
　　4、控制回转支承的装配间隙
　　从理论上讲，回转支承滚动体和滚道轴向装配间隙必须严格控制，其值应小于0.3～0.5mm，但由于制造工艺等多方面的原因，往往未能达到控制要求，这样就造成回转时动载明显增大，而且在门机臂架收放过程中，回转支承在变幅平衡点位置时出现较大的异向窜动，对滚道造成损伤。此外，滚动体制造误差控制不当，也会造成安装间隙过小。在轴向载荷向滚动体之间转移过程中造成滚动体间的挤压，使得局部运行阻力增大，滚动体与滚道间的滑动摩擦力增大，各运动副间磨损增加，使用寿命降低因此，要加强对回转支承的质量验收，有条件时不妨驻厂监造。
　　5、严格遵守回转支承的安装技术要求
　　作为重负荷、高精度的产品，回转支承有其详细的安装技术要求，有几点必须高度重视：
　　1）对于焊接圆筒，应进行消除内应力热处理，安装基面需进行机械加工或碾磨处理。我公司定购的两台MQ1633转盘式四连杆门机，由于安装时质量控制不严，同样的设计，一台机的性能质量良好，而另一台机由于受焊缝返工的质量影响，联接回转支承的钢结构圆筒出现长达1.5m的裂缝，幸及时发现，否则将造成重大事故。
　　2）回转支承在制造时会产生一个滚道淬火软带，这个软带应置于非负荷区或者非经常负荷区。对门机而言可安装在与轨道平行的方向。这个问题常常被忽视，而回转支承一旦装上去后就很难再拆下来调整位置了。
　　3）回转支承齿圈齿轮中往往有三个齿的跳动量Z大，制造商大多会在此作出明显标记，这个地方是调整驱动小齿轮的齿侧间隙的Z佳位置。如果大小齿轮啮合间隙调整不好，会给大齿轮带来破坏性的磨损，也会给回转驱动及其联接部件带来冲击或阻力等附加载荷，影响回转驱动电机、减速机的使用寿命，对操作的平稳性带来负面影响。
　　4）回转支承的安装应采用合适强度等级的高强度螺栓，选用调质平垫圈，禁止使用弹簧垫圈。安装螺栓应用力矩扳手，保证足够的预紧力，在加力时千万不要被瞬间冲击力所蒙蔽。拧紧螺栓应在180°方向对称地连续进行，Z后全部再拧一遍，以保证圆周上的螺栓有相同的预紧力。
　　6、注意正确的操作使用和维护保养
　　回转支承工作状态的好坏和是否出现故障，与门机正确的使用操作和维护保养密切相关，必须引起高度重视。
　　1）按时做好润滑工作。回转支承的润滑主要体现在润滑脂的选择、润滑周期的确定及润滑油路是否畅通等几个方面。考虑到回转支承主要是承受低速重载，必须按其技术要求，根据综合工作条件等因素，选择Z佳的润滑油。否则由于润滑不足，会使运动副之间的干摩擦现象增多，滚动体和滚道的异常磨损增加，疲劳点蚀加剧，工作寿命缩短。加注润滑油时还必须注意，回转支承出厂时滚道内往往只涂有少量的润滑油，在启用时应根据不同的工作条件重新充满新的润滑油。另外，在一般工作条件下，球式回转支承每运转100h，滚柱式回转支承每运转50h应润滑一次。对于港口门座起重机而言，每天工作10h小时是较普遍的，因此每周应该注油一次。在热带地区和温度高、温差大、灰尘多、连续运转的工况下，每周也应注油一次。每次润滑必须将滚道内注满油脂，直至从密封处渗出为止。为保证均匀润滑，注油时还要慢慢地转动回转支承。若条件许可可安装自动注油装置。对于采用集中润滑或局部集中润滑的门机，要随时注意润滑油道是否通畅，不能被假相所蒙蔽。
　　2）严格控制超负荷作业。当起吊货物重量不明或者由于种种因素产生的巨大冲击力的影响，可能使滚道发生整体或局部变形，造成滚动体的变形或破裂，并由此引起滚道与滚动体的异常摩擦，导致滚道下沉而失效。这种回转支承突然发生滚道下陷的事故在国内外港口时有发生，教训深刻。设置可靠有效的超负荷保护装置很有必要。
　　3）防止回转支承联接螺栓松动或断裂。按一般要求，回转支承运转100h，应检查螺栓的预紧力以后每500h要检查一次，以保持足够的预紧力。通常每7年或者14000h之后要全部更新螺栓。由于螺栓的拉长或者断裂往往带有一定的隐蔽性，在检查时很容易疏忽。由于多颗回转支承联接螺栓断裂造成上部旋转机构外倾的事故也常有出现。我公司一台使用6年的40t门机，在检修时发现螺栓被拉长近10mm。
　　4）及时清理，防止杂物积聚。由于回转支承的防尘装置不好，杂物进入滚道间，将产生异响甚至加快滚动体的磨损。对其齿面一般每工作十天应清除杂物一次，禁止用水直接冲刷回转支承，防止水进入滚道，还需防止较硬异物接近或者进入齿轮啮合区。
　　5）望闻问切，积极预防。我们可以通过引入中医传统的治疗方法，望闻问切，及时了解回转支承的技术状况。望：掌握回转支承磨损、运转平稳性、联接紧固情况等手资料；闻：了解回转支承及其相连的各运动副，尤其是电动机的气味，看是否有异常；问：从操作司机和维修人员手中获得大量的信息；切：测量电机功率是否突然增大，噪音是否放大，必要时还可请专家来检测，用理论数据来作出判断。

来源：《港口装卸》2002年04期

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