港口門座式起重機的改造研究

鄭炯創(chuàng)

摘 要 門座式起重機作為港口裝卸機械設(shè)備之一，已被廣泛應(yīng)用到我國各個港口碼頭的現(xiàn)場裝卸作業(yè)中。但由于一些港口的門座式起重機大多由變頻電機驅(qū)動，其調(diào)速范圍小，在減速時小齒輪與回轉(zhuǎn)大齒圈之間的齒縫隙有些大，調(diào)節(jié)困難，尤其是在啟動或停車時，其速度切換不穩(wěn)且發(fā)出異響，振動比較厲害;加上門機的行走柜內(nèi)的風(fēng)扇時常出現(xiàn)電能損耗的現(xiàn)象，這些大大增加了門座式起重機的維修程度，增加了企業(yè)的成本，同時也降低了門機的工作效率。在此情況下，本文對門座式起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走機構(gòu)進行改造，以期能有效降低門機回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走機構(gòu)故障發(fā)生率，進而提升門機的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 港口 門座式起重機 回轉(zhuǎn)定位圈 行走風(fēng)扇

中圖分類號：TH213.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）07-0001-02

隨著經(jīng)濟貿(mào)易的高速發(fā)展，我國港口的吞貨量也一天比一天增長，門座式起重機作為港口散貨裝卸起重機械設(shè)備之一，其在港口的現(xiàn)場裝卸作業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但由于當(dāng)前港口門座式起重機年頭已久，門機在使用過程中時不時會出現(xiàn)老化、松動及變形等現(xiàn)象，尤其是門機回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走機構(gòu)會時常會發(fā)生一些小故障。在此情況下，為了保障作業(yè)的安全，提升港口裝卸作業(yè)的效率，必須要對港口老舊的門機設(shè)備進行改造。下文主要從以下幾個方面對門機改造進行分析，具體如下。

1 港口門座式起重機概述

1.1 門座式起重機的簡介

門座式起重機主要是隨著港口碼頭的發(fā)展而產(chǎn)生的，主要用于港口碼頭的裝卸作業(yè)中，是港口裝卸作業(yè)中不可或缺的設(shè)備，主要是靠兩側(cè)支腿支撐在地面軌道上，沿著軌道進行裝卸作業(yè)。其主要包括起升、變幅、旋轉(zhuǎn)與行走等四大機構(gòu)，且均采用變頻器控制調(diào)速，以此保障各個機構(gòu)都能保持良好的調(diào)速性能，正常作業(yè)中，門機振動小，運動平穩(wěn)，比較安全可靠?？梢坏┗剞D(zhuǎn)機構(gòu)出現(xiàn)故障，門機便會發(fā)出異響和振動，從而影響到門機正常作業(yè)。

而門機的行走機構(gòu)并非工作機構(gòu)，主要是為了司機能控制門機沿著軌道行走移動，一般門機的行走機構(gòu)只有在需要更換作業(yè)位置、避開船舶或是遇到大風(fēng)時才會發(fā)揮其作用。而在正常使用中，經(jīng)常會發(fā)生車輪啃噬軌道的情況，導(dǎo)致門機車輪磨損嚴重，從而影響車輪的使用壽命。

1.2 工作特點

門座式起重機在物料提升、短距離的運移動作業(yè)時，其動作是不斷重復(fù)循環(huán)的，通過重復(fù)、短時間、周期性的完成貨物的提升與運移動，且滿載或空載工作過程都是循環(huán)的。為此，其動作具有間歇、重復(fù)、周期性的特點，且每個循環(huán)工作中，其所受到的荷載大小和方向也是不斷變化的。

1.3 工作原理

1.3.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作原理

回轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由電機、定位圈、減速器以及制動器所構(gòu)成，并由兩臺變頻器來驅(qū)動電機進行起、制動運行。為此，為了確?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，一般會設(shè)置制冷風(fēng)機;為了使門機能夠準(zhǔn)確停車，該機構(gòu)還設(shè)置了腳踏液壓制動。其控制原理主要是將回轉(zhuǎn)主令置零位，風(fēng)速儀正常，回轉(zhuǎn)無故障、回轉(zhuǎn)手剎打開，不作行走運行，零位合上且自鎖，主令置左旋擋，回轉(zhuǎn)腳踏處于正常位置，左旋允許，主令置右旋檔時，回轉(zhuǎn)腳踏便處于正常位置，右旋允許。

1.3.2行走機構(gòu)工作原理

行走機構(gòu)主要是由電機與變頻器共同切換啟動或制動運行。當(dāng)行走主令在零位時，各個工作機構(gòu)都會停止運行，電纜、風(fēng)速儀等正常，錨定和防爬會提起;當(dāng)行走零位置在1時，門機不管是左行還是右行走，聯(lián)動臺手柄操作后，制動器會自行打開;當(dāng)停止運行時，制動器便會延遲抱閘，電纜的電機也在停止運行后斷開電源。為此，只要有行走運行信號，聲光報警器才會開始報警，當(dāng)停止運行之后，聲光報警器也會延時斷電[1]。

2 當(dāng)前門座式起重機存在的問題

2.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)存在問題

在日常的作業(yè)中，門座式起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)經(jīng)常會出現(xiàn)振動和異響，從而影響了門機作業(yè)效率。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，門機回轉(zhuǎn)機構(gòu)之所以出現(xiàn)振動和異響，主要是因為回轉(zhuǎn)定位圈及減速器出現(xiàn)故障。如：門機在工作時，其回轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速器下箱體與定位圈之間會不斷摩擦，而造成間隙過大，當(dāng)門機回轉(zhuǎn)機構(gòu)在作業(yè)時，在定位圈內(nèi)的減速器便會出現(xiàn)晃動，從而發(fā)出異響，久而久之，減速器與定位圈之間的縫隙會越來越大，導(dǎo)致定位圈開裂，這不僅降低回轉(zhuǎn)機構(gòu)的穩(wěn)定性，同時也影響到門機的正常作業(yè)。其次，當(dāng)定位圈開裂后，容易造成減速器中輸出軸連接的小齒輪與大齒輪出現(xiàn)啃齒現(xiàn)象，進而造成減速器斷軸，驅(qū)動齒輪的外齒發(fā)生斷齒的嚴重磨損故障。

2.2 行走機構(gòu)存在問題

在門機行走機構(gòu)實際使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把司機室中的起升、行走、機下行走等開關(guān)轉(zhuǎn)到司機室行走或機下行走檔位時，不需要再做行走操作，行走柜內(nèi)的風(fēng)扇就會自動轉(zhuǎn)動起來。而行走柜內(nèi)的風(fēng)扇主要是為了防止變頻器過熱的一種保護手段。但在實際的使用過程中，有些司機經(jīng)常會出現(xiàn)機下移動門機之后，沒及時將開關(guān)推回司機室起升檔位的現(xiàn)象，此時行走柜內(nèi)風(fēng)扇就會在變頻器停止工作之后仍處于工作狀態(tài)。久而久之，這不僅浪費電費，還會縮短風(fēng)扇的工作壽命，同時還會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，為此對門機行走柜內(nèi)風(fēng)扇控制方式進行改造已刻不容緩[2]。

3 門座式起重機的改造分析

針對門機回轉(zhuǎn)定位圈與行走柜內(nèi)風(fēng)扇所發(fā)生的故障，亟需找到解決問題的方法，以徹底解決門機回轉(zhuǎn)機構(gòu)振動和異響、齒輪啃齒、斷軸、行走風(fēng)扇電能耗損、使用壽命縮短等問題，具體改造方法如下。

3.1 回轉(zhuǎn)定位圈改造

為了消除減速器出現(xiàn)晃動、發(fā)出異響，齒輪出現(xiàn)啃齒、斷軸等故障問題，必須要對回轉(zhuǎn)定位圈進行改造?；诖耍鶕?jù)改造工藝的要求，減速器的驅(qū)動齒輪與外齒之間的齒隙在8毫米-12毫米左右，再將減速器上的定位圈與門機轉(zhuǎn)盤連在一起，但考慮到定位圈在焊接過程中容易出現(xiàn)變形，齒輪與外齒之間的齒隙嚙合存在誤差，難以保障改造工作的順利開展。經(jīng)過研究分析，大家決定將回轉(zhuǎn)定位圈改為卡盤式[3]，具體改造步驟如下：

首先，以某個型號的門機作為改造對象，該門機減速器下箱體的外徑大小是420毫米，那么我們可以加工出一個外徑590毫米，內(nèi)徑420毫米的定位圈，并在定位圈內(nèi)加工出寬30毫米，高40毫米的環(huán)形槽。

其次，再根據(jù)減速器驅(qū)動齒輪與外齒輪之間的齒隙，改造出一個外徑500毫米，內(nèi)徑420毫米，厚30毫米的圓環(huán)，而改造材料為45#鋼，再將圓環(huán)均勻成3段圓弧環(huán)，命名為“調(diào)整塊”，將其放在定位圈的溝槽中，以此調(diào)節(jié)減速器齒輪與回轉(zhuǎn)軸支承外齒輪之間的齒隙。此外，在回轉(zhuǎn)定位圈的外徑分別布置3個調(diào)整塊，每個調(diào)整塊上布上定位螺母與定位孔，當(dāng)將定位圈與門機轉(zhuǎn)盤焊接結(jié)實后，定位圈內(nèi)的調(diào)整塊便會與減速器相互配合著[4]。

最后，回轉(zhuǎn)定位圈在改造調(diào)質(zhì)后環(huán)焊制在轉(zhuǎn)盤上，以此保障門機回轉(zhuǎn)減速器下箱體的配合，而調(diào)整螺母能夠促進回轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪與齒圈的嚙合。

3.2 行走風(fēng)扇的改造

為了能提高行走柜內(nèi)風(fēng)扇壽命、節(jié)約電能，在對行走柜內(nèi)風(fēng)扇控制方式進行改造研究的同時，也對風(fēng)扇動作條件做了改動，這種改造思路不僅能確保行走風(fēng)扇在接到行走指令后開始工作，當(dāng)接收到取消指令時便會停止工作，同時還能達到保護變頻器散熱的目的，使變頻器在不工作的狀態(tài)下風(fēng)扇是停止的，這樣能有效降低電能元件浪費和損耗，進而提高行走風(fēng)扇的使用壽命。具體改造步驟如下：

首先，行走風(fēng)扇的改造材料一般采用護套線、接觸器，另外在PLC柜內(nèi)再準(zhǔn)備一個中間繼電器。其次，當(dāng)準(zhǔn)備好所有材料后，需要在風(fēng)扇的控制回路中加入一個接觸器，并將輔助觸點打開，因為PLC是控制中間繼電器，而中間繼電器則控制接觸器的吸合;為此，當(dāng)門機發(fā)出行走指令時，中間繼電器和接觸器便開始吸合，風(fēng)扇也開始運行;當(dāng)門機行走指令取消時，中間繼電器與接觸器便會斷開電源，此時，風(fēng)扇便會自動停止工作。經(jīng)過對行走狀態(tài)下風(fēng)扇控制方式的改造，從而實現(xiàn)節(jié)約電能，減少元件損耗的目的[5]。

4 結(jié)論

根據(jù)上文改造可以看出，門機的回轉(zhuǎn)定位圈與行走風(fēng)扇經(jīng)過改造后，回轉(zhuǎn)減速器與定位圈直接配合較緊，減速器的小齒輪與外齒之間的齒隙也得到改進，變得可以調(diào)節(jié)，之前回轉(zhuǎn)機構(gòu)所出現(xiàn)的振動和異響也全都得到解決;而行走風(fēng)扇經(jīng)過改造后也更加節(jié)能，降低損耗，提升使用壽命。由此可見，通過對門座式起重機進行改造，更能保障門機安全可靠作業(yè)，這對港口的發(fā)展具有積極促進的意義。

參考文獻：

[1] 南京港口機械廠.MQ4037門機說明書[Z].南京港口機械制造有限公司，2011.

[2] 李松，李青.機械設(shè)備改造理論及方法探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（02）：150，153.

[3] 郭旭.港口門座式起重機回轉(zhuǎn)定位圈改造分析[J].中國戰(zhàn)略興新產(chǎn)業(yè)，2019（04）：246.

[4] 高雨.港口大型門座起重機回轉(zhuǎn)支承故障機理分析[J].中國水運（上半月），2015（09）：66-67.

[5] 付興.門座式起重機行走風(fēng)扇改造[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（12）：138.