岸邊集裝箱起重機(jī)牽引機(jī)構(gòu)振動(dòng)故障分析與排除

熊紹軍

摘 要：岸邊集裝箱起重機(jī)牽引機(jī)構(gòu)在運(yùn)作過(guò)程中經(jīng)常因?yàn)楦鞣N故障而出現(xiàn)停車(chē)現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)因?yàn)槌稣饎?dòng)標(biāo)準(zhǔn)影響正常作業(yè)，嚴(yán)重影響到機(jī)器制動(dòng)系統(tǒng)。亟需對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)牽引機(jī)構(gòu)振動(dòng)故障查找原因進(jìn)行排除。本文在分析小車(chē)牽引機(jī)的故障現(xiàn)象和內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，研究了岸邊集裝箱起重機(jī)牽引機(jī)構(gòu)振動(dòng)故障的排除方案，希望為集裝箱起重機(jī)牽引機(jī)構(gòu)振動(dòng)故障的解決提供參考。

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱;起重機(jī);牽引機(jī)構(gòu);振動(dòng)故障;排除

1 故障現(xiàn)象

1臺(tái)服役15年的岸邊集裝箱起重機(jī)在更換小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)的減速箱后，小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，該機(jī)構(gòu)減速箱與牽引卷筒支座振動(dòng)烈度>10 mm/s，超出振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)ISO10816.3要求。用百分表測(cè)量牽引卷筒中心與減速箱輸出軸同軸度，如圖1所示，隨著牽引卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，百分表讀數(shù)同軸度在高度方向上偏差2 mm，顯示在百分表頭測(cè)量位置，減速箱輸出軸中心高于卷筒中心。在卷筒軸承座端加墊板抬高卷筒后運(yùn)行牽引機(jī)構(gòu)，百分表讀數(shù)顯示同軸度偏差仍然在2 mm左右，振動(dòng)烈度仍然較高。

2 結(jié)構(gòu)和原理

該橋式起重機(jī)的小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)如圖2所示，其主要由軸承座1、小車(chē)卷筒2、減速箱3、電機(jī)支座4、支撐橫梁5、減速箱支座6、卷筒底座7、電機(jī)B1、聯(lián)軸器B2等組成，小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)各部件連接和固定，見(jiàn)圖2所示，電機(jī)支座和減速箱支座焊接在卷筒底座上，并固定在支撐橫梁5上。

小車(chē)卷筒2纏繞牽引鋼絲繩，鋼絲繩繩頭固定在卷筒上，卷筒表面加工螺旋式繩槽。鋼絲繩左、右旋對(duì)稱(chēng)布置，使鋼絲繩對(duì)卷筒的軸向力保持平衡。鋼絲繩另一端固定在軌道上運(yùn)行的小車(chē)上并牽引小車(chē)運(yùn)行。

該卷筒通過(guò)安裝在卷筒一側(cè)內(nèi)部的直齒式聯(lián)軸器與減速箱3輸出軸連接并傳遞動(dòng)力，該齒式聯(lián)軸器允許15 mm的軸向安裝間隙，并允許一定的角偏。卷筒另一側(cè)安裝在軸承支座1上。該小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)在安裝過(guò)程中，通過(guò)在電機(jī)和減速箱地腳、軸承支座底部下方放置一定厚度的調(diào)整墊片，以保證上述部件中心在同一高度，滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)精度要求。

3 故障排查

在用百分表檢查減速箱輸出軸與卷筒中心同軸度偏差后，判斷卷筒中心低于減速箱輸出軸中心，在卷筒軸承支座底部墊上相應(yīng)厚度的調(diào)整墊片后，同軸度偏差不能消除。故松開(kāi)減速箱的固定螺栓，去掉減速箱地腳下方的調(diào)整墊片，緊固螺栓后再次運(yùn)行牽引機(jī)構(gòu)，檢查同軸度偏差仍然不能消除。判斷是同軸度的偏差問(wèn)題。

檢查上述部件的安裝支座和底座結(jié)構(gòu)情況，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度近8 m的卷筒底座固定在支撐底座上，相對(duì)于一個(gè)較長(zhǎng)的雙支點(diǎn)簡(jiǎn)支梁，卷筒底座是否存在長(zhǎng)期承載使用后的變形，為證實(shí)這樣的判斷，用行車(chē)和吊帶吊住減速箱側(cè)的卷筒，松開(kāi)減速箱的固定螺栓，點(diǎn)動(dòng)行車(chē)向上，低速轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，百分表顯示同軸度徑向高度偏差由2 mm縮小至0.3 mm，由此說(shuō)明減速箱輸出軸中心與卷筒中心的同軸度存在較大徑向高度偏差，初步判斷原因是該卷筒底座是焊接結(jié)構(gòu)件，在15年的使用過(guò)程中，內(nèi)部焊接殘余應(yīng)力釋放，加上內(nèi)外部作用力如卷筒和減速箱重力影響，造成卷筒底座結(jié)構(gòu)件沉降變形。

沉降變形需要在沉降支點(diǎn)上增加墊片來(lái)彌補(bǔ)沉降量，盡量使減速箱中心和卷筒中心在同一直線(xiàn)上，吊帶放下減速箱側(cè)的卷筒，重新測(cè)量偏差值，開(kāi)始時(shí)，百分表讀數(shù)值為零。以聯(lián)軸器軸面最高點(diǎn)為起始點(diǎn)0°，轉(zhuǎn)過(guò)270°后就可讀出α90°，α180°， α270°值，那么在垂直方向?qū)χ行木€(xiàn)的偏差值是Δry=δ180°/2為1 mm，在水平方向Δrx=α90°-α270°為0.3 mm，也就是說(shuō)減速箱左右腳螺栓都需要墊1 mm墊片，水平方向在偏差范圍內(nèi)無(wú)需移動(dòng)，增加墊片后再進(jìn)行百分表測(cè)量，顯示高度偏差已經(jīng)降到0.6 mm，偏差已經(jīng)明顯好轉(zhuǎn)，但是還是超出偏差范圍，分析認(rèn)為需要繼續(xù)增加墊片，經(jīng)過(guò)計(jì)算還需要增加0.3 mm，考慮到卷筒齒式聯(lián)軸器經(jīng)過(guò)15年的使用，外齒和內(nèi)齒有一定的間隙，及螺栓緊固前后的變化值，推測(cè)減速箱右腳螺栓需要增加墊片0.6 mm，左腳螺栓與右腳螺栓距離650 mm，變形量相對(duì)小些，在左腳螺栓增加0.3 mm墊片，墊片增加后再進(jìn)行百分表測(cè)量高度偏差降到0.2 mm，緊固螺栓后再次測(cè)量偏差0.25 mm，測(cè)量值在允許范圍內(nèi)。在此也推斷分析整個(gè)下支座都有可能出現(xiàn)沉降。接下來(lái)對(duì)其他部位沉降進(jìn)行排查。

按照岸邊集裝箱起重機(jī)安裝工藝，電機(jī)和卷筒軸承座是以減速箱為參照進(jìn)行定位和排裝，減速箱地腳增加墊片后，高度隨之抬高，電機(jī)和卷筒軸承座的參照物就發(fā)生了改變，現(xiàn)在面臨的是以抬高后的減速箱為新的參照物對(duì)電機(jī)和卷筒軸承座進(jìn)行重新同軸度測(cè)量和調(diào)整，增加或減少墊片來(lái)彌補(bǔ)沉降量。

首先對(duì)電機(jī)進(jìn)行百分表測(cè)量和調(diào)整，與上述不同的是電機(jī)同軸度需要進(jìn)行徑向偏差和角度偏差測(cè)量，如圖1所示，徑向偏差測(cè)量和上述測(cè)量方法一樣，百分表基座按放在聯(lián)軸器內(nèi)半聯(lián)軸節(jié)的軸表面上，指針應(yīng)接到另一半聯(lián)軸器的外圈外圓面上，得出Δry值為1.8 mm，Δrx為0.05 mm，在電機(jī)底座4個(gè)螺栓處增加0.9 mm墊片進(jìn)行百分表測(cè)量，徑向高度偏差已經(jīng)降到0.05 mm，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。進(jìn)一步對(duì)角偏差進(jìn)行測(cè)量，將指針接到另一半聯(lián)軸器的端部平面或制動(dòng)盤(pán)表面上并將值調(diào)為零，轉(zhuǎn)動(dòng)270°后，讀出在α90°、α180°、α270°從而得到Δb=b1-b0為0.2 mm，根據(jù)相似三角形原理，如圖3所示，建立相似三角形等比公式h/L=Δb/ΦD，得出需要增加墊片h為0.45 mm，增加墊片后再次百分表測(cè)量偏差為0.1 mm，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。如果偏差值還是比較高，可以不斷調(diào)電機(jī)地腳螺栓墊片厚度，直到滿(mǎn)足要求為止。

同樣原理對(duì)卷筒支座進(jìn)行角度偏差測(cè)量，卷筒由減速箱低速軸支承并位于其中心。因此，卷筒和減速器之間只存在角度偏差和軸向偏差，不存在徑向偏差。首先測(cè)量點(diǎn)直徑ΦD，轉(zhuǎn)動(dòng)270°后，讀出在α90°、α180°、α270°從而得到Δb，同樣根據(jù)相似三角形原理，得出需要增加墊片h為3 mm，在軸承座地腳螺栓增加墊片后百分表測(cè)量，再次調(diào)整卷筒軸承座上的墊片厚度，調(diào)整這些偏差直到滿(mǎn)足要求為止，最終在軸承支座增加4 mm墊片，百分表再次測(cè)量偏差為0.2 mm，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

減速箱、電機(jī)和卷筒軸承座全部同軸度排裝完成后，緊固所有螺栓，空載和額載全速運(yùn)行振動(dòng)感明顯降低，測(cè)量支座和減速箱振動(dòng)值最大值是3.3 mm/s，滿(mǎn)足起重機(jī)廠家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4.5 mm/s，由此分析出支座沉降是引起這次振動(dòng)的主要原因。這臺(tái)起重機(jī)已經(jīng)運(yùn)行15年，各部位鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力逐漸釋放，相似的沉降或者開(kāi)裂等現(xiàn)象在其他位置也會(huì)出現(xiàn)，機(jī)構(gòu)地腳螺栓增加墊片消除沉降帶來(lái)的徑向偏差和角度偏差在一段時(shí)間內(nèi)滿(mǎn)足設(shè)備的正常運(yùn)行，但不能保證未來(lái)某個(gè)時(shí)間再次出現(xiàn)沉降，如果想一勞永逸解決沉降問(wèn)題，需要對(duì)機(jī)構(gòu)支座進(jìn)行加固處理，增加鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行。

以上方法是通過(guò)百分表進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，還可以通過(guò)微電腦控制的激光同心度測(cè)量設(shè)備，比起百分表它具有很大的優(yōu)勢(shì)，有幾個(gè)特點(diǎn)：具有屏幕說(shuō)明，操作簡(jiǎn)便，可進(jìn)行程序引導(dǎo)操作，操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單，只要記住三個(gè)按鈕就可以了。D;M;R。最小可測(cè)量轉(zhuǎn)角只有75°?？蓸?biāo)明需調(diào)整設(shè)備的實(shí)際調(diào)整值，可以大大加快排裝速度，如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于像聯(lián)軸器之類(lèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)零部件，也要作周期性的同軸度檢查。聯(lián)軸器同心狀況對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)和壽命有著重大影響。因此，必須定期檢查聯(lián)軸器的同軸度。在岸橋投入使用的第一年，檢查周期應(yīng)較短，如每三個(gè)月一次。機(jī)構(gòu)穩(wěn)定以后，檢查周期可適當(dāng)延長(zhǎng)。這主要是對(duì)主起升、臂架俯仰和小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器和卷筒聯(lián)軸器以及大車(chē)行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器進(jìn)行檢查。