斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承故障診斷分析

沈科宇，王寶玉，汪超

（1.上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125；2.浙江萬豐科技開發(fā)股份有限公司，浙江 紹興 312499）

斗輪取料機是煤炭等散貨運輸裝卸過程中需要使用到的重要生產(chǎn)設(shè)備，主要用途是從堆場取物料。斗輪取料機主要由懸臂臂架結(jié)構(gòu)、門架結(jié)構(gòu)、配重梁結(jié)構(gòu)、大車結(jié)構(gòu)以及回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)、行走機構(gòu)等部分構(gòu)成，其中回轉(zhuǎn)支承主要用以支撐斗輪取料機的上部結(jié)構(gòu)，是斗輪取料機回轉(zhuǎn)工作的關(guān)鍵部件。在斗輪取料機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，回轉(zhuǎn)支承占有很大一部分面積，因其體積較大并且位于斗輪取料機上下結(jié)合部，在工作過程中故障率較高。對于斗輪取料機來說，回轉(zhuǎn)支承一旦發(fā)生故障，整臺設(shè)備只能停止運行，從而影響到堆場整個取料流程，造成較大的經(jīng)濟損失。因此，我們要分析斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承運轉(zhuǎn)的常見故障、診斷方法，并研究有效的應(yīng)對措施，減少回轉(zhuǎn)支承突發(fā)故障造成斗輪取料機非正常停機。

1 斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承主要故障

斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承常見故障可歸納為兩個大類，一類屬于設(shè)計、制造、安裝不當造成的“先天缺陷”；另一類是投產(chǎn)后因操作、使用、維護不當造成的“后天問題”，“后天問題”導(dǎo)致的故障占較大的比例?！跋忍烊毕荨辈粚儆诒疚奶接懙姆懂?，下面介紹一下“后天因素”造成的故障類型及原因。

（1）在回轉(zhuǎn)支承磨合期內(nèi)潤滑狀態(tài)不良，頻繁滿負荷工作，造成滾道和滾動體運動副磨合程度較差，具體表現(xiàn)在出現(xiàn)早期的過度磨損和疲勞點蝕。

（2）疲勞類型故障是回轉(zhuǎn)支承失效的常見故障。當滾動體和滾道在受到載荷作用時，同時又處在相對運動過程中，在這種交變載荷作用下，其內(nèi)部微裂紋逐漸擴展到表面，形成片狀剝落。疲勞剝落會造成回轉(zhuǎn)支承運行時的沖擊，加劇振動和噪聲。

（3）滾動體磨損、破裂，滾道嚴重變形。在瞬時大載荷作用下，滾道局部發(fā)生變形，直接造成滾動體的磨損、變形甚至破裂，從而使回轉(zhuǎn)支承發(fā)生失效故障。

（4）回轉(zhuǎn)支承固定螺栓安裝過松，在運轉(zhuǎn)過程中震動、沖擊載荷的作用下，很可能會使連接處松動，造成組件脫離；螺栓安裝過緊，在運轉(zhuǎn)過程中又會產(chǎn)生很大的阻力，使機器運轉(zhuǎn)卡滯，使螺栓或部件發(fā)生損壞。

（5）斗輪取料機在變幅作業(yè)以及改造等過程中，會造成其回轉(zhuǎn)重心的變化。如果重心變化超出了設(shè)計范圍，輕則導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支承發(fā)生偏移變形，造成運行不穩(wěn)定，嚴重的會造成斗輪取料機傾覆的嚴重事故。

（6）潤滑油道阻塞、潤滑劑變質(zhì)或含有雜質(zhì)等情況導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支承潤滑不足，加快了部件的磨損。磨損進一步導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支承的間隙增大，降低回轉(zhuǎn)時的運行精度，進而帶來振動、噪聲、運行卡滯等故障的發(fā)生。

2 回轉(zhuǎn)支承故障的診斷分析方法

（1）回轉(zhuǎn)重心運行軌跡檢測。在斗輪取料機每個門腿大車輪系中選擇一個測點，并安裝稱重傳感器及配套千斤頂，整機共設(shè)置4個測點，分為A組測點1、測點2和B組測點3、測點4，測點布置如圖1所示。采用同組2個測點同步頂升的方式，將每個門腿的一個輪子頂離地面。此時，將臂架按設(shè)定工況進行回轉(zhuǎn)，待狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄每個傳感器信號數(shù)值。一組2個測點測試完成后進行下一組2個測點的測試。

圖1 門腿輪系測點布置示意圖

根據(jù)大車輪系平衡梁結(jié)構(gòu)的受力對稱性，以及每個門腿輪系結(jié)構(gòu)組成，由各測點測得的頂升力，對圖1中支點O取矩，根據(jù)力矩平衡原理可求出支點O的坐標，即為重心。再根據(jù)各工況下采集得到的數(shù)據(jù)，擬合出重心圓軌跡，從而分析該機回轉(zhuǎn)重心分布是否在安全范圍內(nèi)。

（2）回轉(zhuǎn)齒輪振動分析。齒輪故障激勵引起的沖擊振動通常表現(xiàn)為周期振動。通過振動分析，可發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承可能存在的故障隱患。回轉(zhuǎn)機構(gòu)大齒圈與驅(qū)動齒輪的嚙合磨損情況、回轉(zhuǎn)支承的安裝松動及質(zhì)量不平衡等情況都將在回轉(zhuǎn)運動過程中以振動信號的形式表現(xiàn)出來?；邶X輪振動的特性，故障檢測感興趣的是回轉(zhuǎn)齒輪頻域信號中出現(xiàn)的齒輪轉(zhuǎn)頻和嚙合頻率及其諧波?；剞D(zhuǎn)齒輪發(fā)生故障時，會對初始振動信號進行調(diào)制，齒輪嚙合頻率及其諧波兩側(cè)的邊帶與調(diào)制信號有關(guān)，可反映出故障信息。邊頻幅值的大小、數(shù)量多少，反映了故障程度，即邊頻的存在是識別故障存在的重要特征。回轉(zhuǎn)齒輪振動檢測是發(fā)現(xiàn)故障的重要方式，結(jié)合多種分析方法相互映證，多個特征值進行橫向比較分析，才能對回轉(zhuǎn)齒輪故障進行可靠診斷。

（3）聲發(fā)射監(jiān)測方法。聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承狀態(tài)監(jiān)測，是該技術(shù)在新領(lǐng)域的應(yīng)用。該技術(shù)主要通過現(xiàn)場實時采集回轉(zhuǎn)支承的典型聲發(fā)射源信號，再根據(jù)信號源的不同對信號進行分析處理，建立數(shù)據(jù)庫，形成早期故障診斷預(yù)報體系。

3 針對斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承故障的對策分析

（1）提高回轉(zhuǎn)支承安裝精度。在安裝過程中，由專業(yè)技術(shù)人員對回轉(zhuǎn)支承與取料機支撐平臺之間的貼合情況進行精確的調(diào)整，達到技術(shù)規(guī)范要求的安裝精度后再按規(guī)范要求實施固定螺栓的初擰和終擰。螺栓終擰前用精密測量儀器對回轉(zhuǎn)支承安裝定位偏差以及安裝后的平面度進行檢驗。螺栓終擰應(yīng)采用檢驗合格的力矩扳手，擰到設(shè)計要求的緊固力矩。

（2）回轉(zhuǎn)重心計算與調(diào)整?；剞D(zhuǎn)重心計算時要考慮到臂架皮帶輸送貨物、斗輪掘料等工況下對回轉(zhuǎn)重心的影響。整機安裝時應(yīng)以理論計算的配重為基礎(chǔ)，進行實際工況下的重心校核，以確?；剞D(zhuǎn)重心運行軌跡在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。通過嚴密的計算和調(diào)整，減輕回轉(zhuǎn)支承的偏載力矩，延長其使用壽命。

（3）重視潤滑工作保證回轉(zhuǎn)支承正常運行。潤滑工作是回轉(zhuǎn)支承運行過程中最容易被忽視的一項工作，但潤滑的重要性不可小覷，改進潤滑工作能夠保證回轉(zhuǎn)支承的正常運行，延長使用壽命。首先，要對機器內(nèi)部的潤滑設(shè)備進行定期的檢修維護，及時疏通潤滑管道，便于潤滑劑產(chǎn)生作用。其次，要選用符合標準的合格潤滑劑，定期對潤滑劑進行清洗更換，確保良好的潤滑效果。

（4）建立設(shè)備使用和維保管理制度。故障診斷分析方法主要依靠技術(shù)人員和儀器設(shè)備對斗輪取料機回轉(zhuǎn)支承進行檢測，這類檢測結(jié)果的可靠性取決于操作分析人員的知識技術(shù)能力以及選用合適的儀器傳感器。與故障診斷檢測同樣重要的是日常使用中的觀察巡視以及定期維保。司機作為實際操作者，也應(yīng)密切關(guān)注斗輪取料機作業(yè)中狀態(tài)的變化，如回轉(zhuǎn)時的異響、噪音、抖動等，這些現(xiàn)象都對應(yīng)著相應(yīng)的故障征兆，據(jù)此有針對性的開展檢測，可有效的發(fā)現(xiàn)故障，把故障排除在萌芽狀態(tài)。因此，建立設(shè)備使用和維保管理制度，應(yīng)包括：及時收集司機每日對設(shè)備狀態(tài)變化的感受，定期組織人員開展設(shè)備的維護和保養(yǎng)。通過以上措施，為設(shè)備的檢測和大修立項提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 結(jié)語

回轉(zhuǎn)支承是斗輪取料機的關(guān)鍵組成部分，回轉(zhuǎn)支承的良好運轉(zhuǎn)直接決定了斗輪取料機的工作效率，它的設(shè)備性能和部件的精準程度直接影響了取料機的運行和安全生產(chǎn)，一旦回轉(zhuǎn)支承發(fā)生故障，會對使用單位的生產(chǎn)進程產(chǎn)生很大影響，還會產(chǎn)生維修的額外經(jīng)濟投入。因此，要在分析回轉(zhuǎn)支承故障的基礎(chǔ)上，采取預(yù)防措施，并建立嚴格的管控標準，對設(shè)備進行定期的維護保養(yǎng)和檢測診斷，確保斗輪取料機處于良好的運行狀態(tài)。