125噸橋式起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化改造

朱亞洲

（萊鋼集團(tuán)設(shè)備檢修中心，萊蕪 271105）

125噸橋式起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化改造

朱亞洲

（萊鋼集團(tuán)設(shè)備檢修中心，萊蕪 271105）

本文介紹125噸橋式起重機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題，分析產(chǎn)生的主要原因及采取的應(yīng)對(duì)措施。

橋式起重機(jī) 主鉤 滾鍵

引言

萊鋼特鋼事業(yè)部50噸電爐主跨125噸橋式起重機(jī)，承擔(dān)著50噸電爐煉鋼生產(chǎn)過程中所需鐵水的吊運(yùn)工作。該起重機(jī)屬于單車作業(yè)，無替代，作用重大，直接關(guān)系到生產(chǎn)能否有效、順利的進(jìn)行。由于該起重機(jī)購進(jìn)成本較低，廠家在制作與安裝過程中存在較多的設(shè)計(jì)與安裝缺陷，尤其是主鉤提升系統(tǒng)與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，在使用過程中安全系數(shù)較低。實(shí)踐表明，該起重機(jī)自投產(chǎn)使用以來，故障頻發(fā)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 主鉤提升系統(tǒng)

主鉤提升電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)軸串現(xiàn)象，使用壽命低；主鉤傳動(dòng)軸滾鍵；主鉤聯(lián)軸器打齒，發(fā)生過溜鉤事故。

2 吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)極易燒壞；旋轉(zhuǎn)軸扭斷；傳動(dòng)聯(lián)軸器打齒；減速機(jī)支撐底座開焊、扭曲變形嚴(yán)重；吊鉤旋轉(zhuǎn)軸承使用壽命低。

由于該起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)故障的頻發(fā)，不僅給電爐煉鋼生產(chǎn)帶來大量的熱停時(shí)間，且對(duì)其的維護(hù)費(fèi)用非常高，已不適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)高效率、快節(jié)奏的需要。因此對(duì)起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的改造勢(shì)在必行。

3 項(xiàng)目措施及實(shí)施情況

3.1 故障原因分析

該125噸起重機(jī)，為50噸電爐國產(chǎn)化擴(kuò)容改造時(shí)安裝使用，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 125噸起重機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

針對(duì)該起重機(jī)在使用過程中，主鉤提升系統(tǒng)與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所發(fā)生的設(shè)備故障。經(jīng)過充分的分析與反復(fù)的論證，將導(dǎo)致設(shè)備安全隱患的因素，針對(duì)性的歸納為以下幾點(diǎn)。

3.2 主鉤提升系統(tǒng)

3.2 .1 主鉤提升電機(jī)與減速機(jī)安裝誤差過大

由于主鉤與減速機(jī)之間采用帶有浮動(dòng)軸的連接方案，如圖1所示。浮動(dòng)軸兩端裝有齒輪聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器所允許的偏斜角不大于30°。因此，安裝電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)允許的最大不同軸度為：αmax=A·tga=a·tg30′=0.0083A。

由于行車主鉤傳動(dòng)軸A=520mm。

αmax=A·tga=a·tg30′=0.0083A=4.64mm

實(shí)際測量表明電機(jī)與減速機(jī)間的水平偏差為20mm，已大大超出所允許的誤差范圍。因此，主鉤提升系統(tǒng)在提升的過程中，電機(jī)受到較大的軸向作用力，產(chǎn)生電機(jī)軸串的故障。

圖1 主鉤提升系統(tǒng)

3.2 .2 主鉤傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)不合理

加工精度差，在承受較大扭矩載荷的條件下，經(jīng)常發(fā)生傳動(dòng)滾鍵的故障。

3.2 .3 主鉤提升系統(tǒng)聯(lián)軸器安裝精度不高

齒輪聯(lián)軸器在安裝使用過程中，要求齒寬接觸長度不得小于70%，軸向傳動(dòng)量不得大于5mm。而實(shí)際測量的數(shù)據(jù)表明，齒寬接觸長度為50%，軸向串動(dòng)量為10mm。以此聯(lián)軸器在使用的過程中易發(fā)生打齒，從而導(dǎo)致溜鉤事故。

3.3 吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

3.3 .1 吊鉤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型不合理

吊鉤組旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)如圖2所示，通過計(jì)算與分析得知，當(dāng)?shù)蹉^提升鐵水包重量較大、旋轉(zhuǎn)軸承磨損及潤滑不良時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)吊鉤提供的外力偶矩將達(dá)不到吊鉤旋轉(zhuǎn)得正常要求。改造前，吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所采用的電機(jī)為0.8kW，已無法滿足工作要求。

圖2 吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

3.3 .1 旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)不合理

旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)直徑小，其抗扭截面系數(shù)小，當(dāng)傳動(dòng)軸受到較大外力偶矩時(shí)，所受到的剪切應(yīng)力過大，旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)扭曲變形及扭斷的故障。

3.3 .2 聯(lián)軸器選型不合理

改造前采用聯(lián)軸器為CLZ4型，其強(qiáng)度達(dá)不到使用要求，出現(xiàn)打齒的現(xiàn)象。

3.3 .3 旋轉(zhuǎn)減速機(jī)底座設(shè)計(jì)不合理

強(qiáng)度達(dá)不到要求，出現(xiàn)扭曲變形及其開焊的現(xiàn)象。

3.3 .4 吊鉤旋轉(zhuǎn)軸承缺少加油孔

不能進(jìn)行在線加油，一方面導(dǎo)致軸承磨損嚴(yán)重，使用壽命低，另一方面增大旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所受到的力偶載荷，影響電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器的安全可靠性。

3.4 措施制定及其改造內(nèi)容

針對(duì)影響起重機(jī)主鉤提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可靠性的各種因素，制定了相應(yīng)的改造措施，其具體措施及改造內(nèi)容如下。

3.4 .1 主鉤提升系統(tǒng)

第一，重新調(diào)整、安裝主鉤電機(jī)，減小提升電機(jī)與減速機(jī)間的安裝誤差，消除電機(jī)所受軸向力。

第二，主鉤傳動(dòng)軸合理設(shè)計(jì)加粗傳動(dòng)軸軸頸與傳動(dòng)鍵的尺寸。同時(shí)，嚴(yán)格控制傳動(dòng)軸的加工精度，保證安裝時(shí)的配合尺寸，從而綜合提高主鉤傳動(dòng)軸的可靠性與使用壽命。

第三，優(yōu)化聯(lián)軸器的安裝工藝，控制安裝精度，保證齒寬接觸長度大于70%，軸向傳動(dòng)量小于5mm。同時(shí)合理潤滑，延長聯(lián)軸器使用壽命，杜絕打齒現(xiàn)象發(fā)生。

3.4 .2 吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

第一，優(yōu)化電機(jī)選型，提高吊鉤旋轉(zhuǎn)力矩。針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)燒壞的問題，課題小組通過相應(yīng)的計(jì)算校核，重新對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行選型，將原來使用的0.8kW，改為1.1kW。

第二，合理設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)傳動(dòng)軸，提高其剪切應(yīng)力。通過增大旋轉(zhuǎn)軸直徑，提高其抗扭截面系數(shù)，減小旋轉(zhuǎn)軸在吊鉤運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所受到的剪切應(yīng)力。杜絕旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)扭曲變形及其扭斷的故障。

第三，聯(lián)軸器改造，由原來使用的CLZ4型齒式聯(lián)軸器改為CLZ7型，提高其受力強(qiáng)度。提高其使用可靠性與使用壽命。

第四，對(duì)旋轉(zhuǎn)鉤頭減速機(jī)支撐底座進(jìn)行加固改造，防止減速機(jī)擺動(dòng)，同時(shí)方便維修作業(yè)。

第五，設(shè)計(jì)吊鉤旋轉(zhuǎn)軸承加油孔，提高軸承使用壽命，減小旋轉(zhuǎn)阻力。

4 實(shí)施效果

通過對(duì)該125噸起重機(jī)主鉤提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可靠性分析與改造，一方面保證起重機(jī)有效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，另一方面大大降低該起重機(jī)的維護(hù)維修成本。具體效果如下。

4.1 主鉤提升系統(tǒng)方面

通過對(duì)主鉤提升電機(jī)安裝誤差的調(diào)整、傳動(dòng)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器安裝精度的提高，有效地優(yōu)化了主鉤提升系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。即保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性又提高了提升電機(jī)、主鉤傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器的使用壽命，降低備件成本。

4.2 吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)方面

通過對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的合理選型，旋轉(zhuǎn)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，聯(lián)軸器的有效改造，減速機(jī)安裝支架的加固等一系列優(yōu)化改造方案的實(shí)施。一方面大大提高旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作的可靠性，另一方面有效保證零部件的使用壽命，降低設(shè)備的維修維護(hù)成本。

The Upgrade and Optimization of the Main Hook and Hook Rotating Mechanism System of 125t Bridge Crane

ZHU Yazhou
(Laiwu Steel Group Equipment Maintenance Center, Laiwu 271105)

This paper introduces the problems existing in the production and operation of 125t overhead traveling crane, the main causes of the analysis and the countermeasures to deal with it.

bridge crane, main hook, roll key