港口門座起重機(jī)轉(zhuǎn)盤軸承的選型安裝及故障預(yù)防

呂傳龍　王立兵

【摘 要】回轉(zhuǎn)軸承作為港口門座起重機(jī)的核心部件，合理的進(jìn)行選型，正確的安裝使用，有效的進(jìn)行故障預(yù)防和維護(hù)保養(yǎng)，延長轉(zhuǎn)盤軸承的使用壽命，提高設(shè)備的使用安全性，增加經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)盤軸承；故障；保養(yǎng)；壽命

轉(zhuǎn)盤軸承是港口門座起重機(jī)（以下簡稱“門機(jī)”）的核心部件，可以同時承受軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等聯(lián)合載荷，是港口大噸位門機(jī)主要采用的回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，具有受載復(fù)雜、更換困難、維修費(fèi)用高等特點(diǎn)，一般按照門機(jī)20年的設(shè)計(jì)使用壽命來選型，但在實(shí)際使用中往往得不到保證。近幾年，沿海各港口的大噸位門機(jī)陸續(xù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)盤軸承故障，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有效的做好轉(zhuǎn)盤軸承的選型、安裝、使用、維護(hù)，延長使用壽命顯得尤為重要。

1 轉(zhuǎn)盤軸承的合理選型

港口門機(jī)的利用級別為U8，載荷狀態(tài)為Q4，工作級別為A8，具有利用率高、承受載荷大、運(yùn)行速度快、工作級別高等特點(diǎn)。按軸承載荷及壽命計(jì)算方法，抓斗式門機(jī)靜載荷安全系數(shù)fs為1.45，壽命載荷系數(shù)fe為1.7，全回轉(zhuǎn)時的使用壽命Lf為15萬轉(zhuǎn)。但門機(jī)實(shí)際的作業(yè)回轉(zhuǎn)范圍大多在海側(cè)左右180°內(nèi)，高強(qiáng)度的往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)和聯(lián)合載荷的作用，將加劇軸承在某一范圍內(nèi)的疲勞，因此對轉(zhuǎn)盤軸承的選型安裝有著嚴(yán)格的要求。

目前廣泛作為轉(zhuǎn)盤軸承的結(jié)構(gòu)形式主要有四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承、雙排異徑球轉(zhuǎn)盤軸承、交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承和三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承四種。通常，在軸承旋轉(zhuǎn)直徑和截面尺寸基本相同的情況下，三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承的靜承載能力和動承載能力最大，與交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承相比減少了每個滾子的載荷、與雙排異徑球轉(zhuǎn)盤軸承相比由點(diǎn)接觸改為線接觸，降低了接觸應(yīng)力。根據(jù)港口門機(jī)的工況，該軸承的結(jié)構(gòu)形式最適合港口門機(jī)的使用要求。

2 轉(zhuǎn)盤軸承的正確安裝

轉(zhuǎn)盤軸承做為一種大型薄壁環(huán)類零部件，必須與門機(jī)圓筒和轉(zhuǎn)盤的法蘭盤剛性聯(lián)接，若法蘭盤平面不平，安裝后在螺栓緊固力的作用下，轉(zhuǎn)盤軸承將隨之發(fā)生翹曲變形，所以要求法蘭盤必須進(jìn)行機(jī)加工來保證精度。以40T門機(jī)常采用的132.50.4500.03型轉(zhuǎn)盤軸承為例，滾動體的中心圓直徑達(dá)4500mm，要求法蘭盤平面度最大0.30mm，且該值只允許在180°范圍內(nèi)出現(xiàn)一次，并呈平穩(wěn)上升或下降，不得出現(xiàn)波浪。徑向?qū)挾鹊膬A斜度小于0.25，表面粗糙度Ra達(dá)到3.2。同時法蘭盤還應(yīng)具有足夠的軸向和徑向剛度，確保垂直和水平方向的變形在規(guī)定范圍內(nèi)。

國內(nèi)港機(jī)廠受場地和設(shè)備等局限，對法蘭盤的加工多采用自制簡易機(jī)床進(jìn)行銑車加工，這使得法蘭面的精度無法保證，又由于法蘭盤直徑較大，對平面度和傾斜度的測量也變得十分困難。在實(shí)際操作中常用塞尺測量貼合面的間隙來推斷法蘭面精度。在更換新軸承時尤其需要進(jìn)行測量，確保了安裝精度也就確保了使用壽命。

轉(zhuǎn)盤軸承連接螺栓機(jī)械性能不得低于GB/T3098規(guī)定的8.8級，墊圈需作調(diào)質(zhì)處理，不得使用彈簧墊圈。螺栓副應(yīng)保證一定的預(yù)緊力，為螺栓屈服極限的0.7倍。轉(zhuǎn)盤軸承的淬火軟帶（“S”標(biāo)志）應(yīng)安裝在載荷變化過程中受壓最小的位置。通常上環(huán)軟帶安裝在與臂架方向垂直或左右偏移約10°的位置，下環(huán)軟帶位置根據(jù)門機(jī)重心和回轉(zhuǎn)角度范圍來確定，建議安裝在順向軌道或左右偏移約10°的位置。

3 轉(zhuǎn)盤軸承故障原因

3.1 滾動體與滾道發(fā)生磨損

主要表現(xiàn)為滾道的點(diǎn)蝕，表面會出現(xiàn)金屬剝落或局部磨損。表現(xiàn)在某段回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)出現(xiàn)異響，密封圈溢出的油脂發(fā)黑并帶有小許金屬粉末。若得不到有效控制，點(diǎn)蝕面會繼續(xù)增大磨損加劇，出現(xiàn)局部振動或沖擊，最終會出現(xiàn)滾道損壞、滾動體或保持架破損等嚴(yán)重故障，導(dǎo)致軸承失效。在實(shí)際使用中大部分的轉(zhuǎn)盤軸承在磨合期會出現(xiàn)油脂帶有微量金屬粉末的現(xiàn)象，但隨著使用金屬粉末將逐漸消失，最終成明亮狀態(tài)。

3.2 保持架損壞

轉(zhuǎn)盤軸承保持架材料主要有20#鋼、鋁合金、黃銅、鋁青銅、尼龍等，門機(jī)采用的大直徑轉(zhuǎn)盤軸承保持架多采用尼龍制作，具有抗沖擊、承載力高、摩察系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)保持架損壞后，滾動體將出現(xiàn)推擠，會出現(xiàn)刺耳的異響和振動。加強(qiáng)潤滑后，響聲可能會降低，但滾動體隨時會出現(xiàn)錯位、破碎，并連鎖反應(yīng)，最終卡住軸承滾道。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)盤軸承從出現(xiàn)異響到滾道卡死時間不會超過1個月，拆解軸承會發(fā)現(xiàn)滾動體大量破損，滾道嚴(yán)重?fù)p傷。當(dāng)確定保持架損壞的故障時必須停機(jī)更換，以免造成更大的損失。

3.3 密封不良

轉(zhuǎn)盤軸承的密封圈在防止?jié)櫥孤兜耐瑫r防止外部水汽、灰塵等進(jìn)入。但由于轉(zhuǎn)盤軸承的工作環(huán)境相對惡劣，上下環(huán)的密封圈破損或脫落也時常發(fā)生，在日常檢查中要特別關(guān)注，及時更換密封不良的密封圈，防止雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部，造成軸承磨損，影響使用壽命，因小失大。

3.4 除了轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)部的故障，外部主要為齒輪的磨損和連接螺栓預(yù)緊力不足。對于齒輪的磨損，首先在安裝回轉(zhuǎn)減速箱時必須確保齒輪的嚙合精度，其次除了在磨合初期出現(xiàn)一定的磨損外，當(dāng)磨損加劇時必須適時調(diào)整嚙合精度。轉(zhuǎn)盤軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)100小時后應(yīng)檢查上下環(huán)安裝螺栓的預(yù)緊力矩，以后每運(yùn)轉(zhuǎn)500小時進(jìn)行一次檢查。當(dāng)連接螺栓出現(xiàn)斷裂時要及時更換并查找原因，避免因預(yù)緊力的不足造成軸承受載不均勻或產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

4 轉(zhuǎn)盤軸承故障預(yù)防和維護(hù)保養(yǎng)

轉(zhuǎn)盤軸承為封閉結(jié)構(gòu)，無法直接觀察內(nèi)部的運(yùn)行狀況，在正確安裝后，為提高使用壽命，必須正確使用和合理維護(hù)。

轉(zhuǎn)盤軸承的正確使用就是確保其受載在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，要求門機(jī)必須設(shè)置可靠有效的超負(fù)荷保護(hù)裝置，杜絕設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，并避免刮碰艙口等瞬間超載現(xiàn)象的發(fā)生。

轉(zhuǎn)盤軸承的日常使用維護(hù)保養(yǎng)就是潤滑。轉(zhuǎn)盤軸承安裝后，根據(jù)使用條件及說明書要求，合理充填潤滑脂，且應(yīng)邊填充邊回轉(zhuǎn)確保新潤滑脂均勻擠出密封圈。每間隔50-100小時應(yīng)填充一次，并詳細(xì)記錄，有條件的應(yīng)化驗(yàn)擠出的潤滑脂成分，對比分析以掌握軸承的技術(shù)狀態(tài)。特別說明老式的集中潤滑系統(tǒng)部分油路出現(xiàn)堵塞時不易發(fā)覺，會造成軸承局部潤滑不良。可考慮改造潤滑系統(tǒng)，在軸承潤滑點(diǎn)加裝壓力傳感器，來直觀顯示各處的潤滑情況。為確保萬無一失，每年還應(yīng)拆解潤滑油路，檢查潤滑，不足的地方應(yīng)適時進(jìn)行手動補(bǔ)充。

轉(zhuǎn)盤軸承保養(yǎng)的重點(diǎn)是潤滑，潤滑的重點(diǎn)是定點(diǎn)、定質(zhì)、定量、定期、定人，堅(jiān)持不懈、持之以恒，方可延長回轉(zhuǎn)軸承使用壽命。

【參考文獻(xiàn)】

[1]屈躍靈，張雁，淳會軒.轉(zhuǎn)盤軸承常見故障分析及改進(jìn)措施述[J].軸承，2000，：16-18.

[2]萬長森.滾動軸承的分析方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]虞烈，劉恒.軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2001.

[4]胡勇.港口門機(jī)回轉(zhuǎn)支承的故障預(yù)防[J].港口裝卸，2002，4：20-21.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]