港口裝卸設(shè)備懸臂鉸點(diǎn)維修工裝設(shè)計(jì)

顧飛飛

（河北港口集團(tuán)港口機(jī)械有限公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

港口常用裝船機(jī)懸臂長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，大臂鉸點(diǎn)關(guān)節(jié)軸承磨損嚴(yán)重，軸承外套卡死不跟隨大臂旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致軸承與大臂間隙增大，安全風(fēng)險(xiǎn)增高，是造成設(shè)備停機(jī)的主要故障。故障常見標(biāo)志是鉸點(diǎn)軸承摩擦異響，潤(rùn)滑脂難以打入軸承承載面形成油膜，軸承球面處無潤(rùn)滑研磨造成球面粘結(jié)，嚴(yán)重時(shí)可見鉸點(diǎn)附近腹板出現(xiàn)變形，造成設(shè)備存在較大的安全隱患。在港口作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)更換大型裝卸設(shè)備的關(guān)節(jié)軸承較為困難，特別是臂架無法旋轉(zhuǎn)的裝船機(jī)，其大臂懸于海面之上，更換關(guān)節(jié)軸承的工作更為困難，這是由于更換關(guān)節(jié)軸承，需要頂出銷軸，調(diào)整并固定懸臂，更換軸承后復(fù)位，穿銷軸。為了消除鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)力，需要設(shè)計(jì)工裝來保證大機(jī)整體平衡與穩(wěn)定，并利用工裝對(duì)銷軸進(jìn)行卸荷，方便現(xiàn)場(chǎng)維修并能增加軸承壽命，對(duì)港口大型裝卸設(shè)備維修具有重要的意義。

1 裝船機(jī)鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)

目前，港口常用的裝船機(jī)鉸點(diǎn)多采用關(guān)節(jié)軸承的設(shè)計(jì)，大多存在此類問題，其更換裝船機(jī)關(guān)節(jié)軸承較為困難，裝船機(jī)鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 裝船機(jī)鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)

此鉸點(diǎn)分左右兩個(gè)鉸點(diǎn)，分別由門柱箱形梁兩側(cè)板用漲套固定銷軸，懸臂耳板孔安裝軸承，并用壓蓋固定。更換關(guān)節(jié)軸承，需要頂出銷軸，調(diào)整并固定懸臂，更換軸承后復(fù)位，穿銷軸。為了消除鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)力，需制作工裝支撐并調(diào)整懸臂。

裝船機(jī)懸臂銷軸更換，需要利用工裝對(duì)銷軸進(jìn)行卸荷，合理的工裝設(shè)計(jì)在整個(gè)維修過程具有重要的作用，工裝的設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到銷軸能否順利頂出，維修能否順利完成，而且也關(guān)系到大機(jī)整體平衡與穩(wěn)定，對(duì)于提高工程質(zhì)量，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)維修成本的降低和效益的提高有重要的作用，決定著整個(gè)維修過程的安全性。

維修此類鉸點(diǎn)主要有4個(gè)要點(diǎn)：①需要對(duì)鉸點(diǎn)處所受載荷進(jìn)行分析，這涉及到能否對(duì)鉸點(diǎn)進(jìn)行卸荷；②卸荷工裝需要有完善的結(jié)構(gòu)及足夠的強(qiáng)度，以保證鉸點(diǎn)軸、軸承能夠順利安全的取出；③需要計(jì)算卸荷時(shí)各油鎬的出力，以保證施工的便利性與安全性；④需要制定完善的作業(yè)流程以保證在最短的時(shí)間完成鉸點(diǎn)的修復(fù)，盡快恢復(fù)裝船機(jī)生產(chǎn)。

2 工裝設(shè)計(jì)選型

以港口某公司裝船機(jī)為例，對(duì)工裝設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算與校核。港口常用裝船機(jī)懸臂長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，大臂鉸點(diǎn)關(guān)節(jié)軸承磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)鉸點(diǎn)軸承摩擦異響，嚴(yán)重時(shí)可見鉸點(diǎn)附近腹板出現(xiàn)變形。更換大型裝卸設(shè)備的關(guān)節(jié)軸承須消除鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)力，需要設(shè)計(jì)工裝來對(duì)銷軸進(jìn)行卸荷，對(duì)鉸點(diǎn)軸的進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核。

2.1 鉸點(diǎn)受力分析

支撐工裝之前的受力分析如圖2所示。K裝伸縮臂架內(nèi)：1 1 854 kg，K裝伸縮臂架外：55 656 kg，K裝伸縮皮帶機(jī)：25 138 kg，K裝溜筒（上+下）：14 345 kg，合計(jì)總重量：106 993 kg；K裝外伸縮臂架鋼絲繩支點(diǎn)到臂架鉸點(diǎn)距離14 400 mm，在臂架放平且內(nèi)伸縮臂架收回狀態(tài)下，單側(cè)結(jié)構(gòu)重量G約為55 t，如圖2所示可得單側(cè)鋼絲繩合力F1約為47.35 t。

圖2 支撐工裝之前受力分析

2.2 工裝設(shè)計(jì)

根據(jù)目前常用裝船機(jī)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)工裝如圖3所示。

圖3 工裝設(shè)計(jì)圖

2.3 工裝受力分析

對(duì)工裝1進(jìn)行受力分析，在工裝1上施加50 t頂升力，工裝1受力分析如圖4所示，最大應(yīng)力為197.73 MPa，位移變形量0.71 mm。

圖4 工裝1受力分析

對(duì)工裝2進(jìn)行受力分析，在工裝2上施加50 t頂升力，工裝2受力分析如圖5所示，最大應(yīng)力為160.34 MPa，位移變形量0.065 mm。

圖5 工裝2受力分析

對(duì)工裝3進(jìn)行受力分析，在工裝3上施加80 t頂升力，工裝3受力分析如圖6所示，最大應(yīng)力為275.19 MPa，位移變形量0.052 mm。

圖6 工裝3受力分析

對(duì)工裝4進(jìn)行受力分析，在工裝4上施加80 t頂升力，工裝4受力分析如圖7所示，最大應(yīng)力為233.94 MPa，位移變形量0.36 mm。

圖7 工裝4受力分析

分析結(jié)果顯示工裝符合使用規(guī)范。

2.4 施工

（1）按圖紙制作頂升工裝。

（2）懸臂皮帶機(jī)全部收縮至最短，放平懸臂在0°位置，懸臂俯仰禁止動(dòng)作。拆除鎬座處油管、線管，按順序作好標(biāo)記。吊車作業(yè)，右側(cè)焊鎬座（焊接兩側(cè)工裝），調(diào)整油鎬的頂升力，同時(shí)調(diào)整頂鉸點(diǎn)銷軸處油鎬壓力，直到銷軸頂動(dòng)為止。

（3）頂右側(cè)鉸點(diǎn)銷軸和更換軸承安裝銷軸。頂出銷軸，去舊軸承，清理鉸點(diǎn)軸孔內(nèi)表面，對(duì)軸孔打磨潤(rùn)滑。檢查軸孔、軸承和軸的配合尺寸公差合格后，鑲軸承。安裝軸端擋板、脹套大臂端軸承壓蓋與門架端密封蓋。

（4）拆除右側(cè)焊鎬座和焊接左側(cè)鎬座、頂懸臂。先拆去裝船機(jī)大臂鉸點(diǎn)銷軸大臂端軸承壓蓋、門架端密封蓋、軸端擋板螺栓、軸端擋板，再拆去門架端脹套高強(qiáng)螺栓。在門架側(cè)，焊接頂銷軸用鎬座。調(diào)整垂直油鎬與斜撐油鎬的頂升力，同時(shí)調(diào)整頂鉸點(diǎn)銷軸處油鎬壓力，直到銷軸頂動(dòng)為止。

（5）頂左側(cè)鉸點(diǎn)銷軸和更換軸承安裝銷軸。將門架與臂架之間的軸承壓蓋取下，從臂架側(cè)將軸取出，去舊軸承，清理鉸點(diǎn)軸孔內(nèi)表面，軸孔打磨潤(rùn)滑。從臂架側(cè)將軸放入，將門架與臂架之間的軸承壓蓋安裝到位，檢查軸孔、軸承和軸的配合尺寸公差合格后，鑲軸承。軸承壓蓋，用油鎬將軸頂?shù)轿弧４蜷_外側(cè)軸承擋板后安裝軸端擋板，安裝另一側(cè)脹套，安裝大臂端軸承壓蓋與門架端密封蓋。

（6）安裝完成后，恢復(fù)電纜、梯子護(hù)欄等附屬部件，拆除所有工裝及支架等臨時(shí)設(shè)施，清理現(xiàn)場(chǎng)，試車、補(bǔ)漆。試車，無異響，螺栓緊固力矩合理。

3 應(yīng)用情況

黃驊港某公司堆取料機(jī)常用裝船機(jī)懸臂鉸點(diǎn)的改造完成，成功的解決黃驊港某公司裝船機(jī)故障問題。裝船機(jī)采用新設(shè)計(jì)的工裝，充分考慮機(jī)整體平衡與穩(wěn)定，并利用有限元軟件進(jìn)行仿真分析。工裝設(shè)計(jì)在保證足夠安全性的前提下提高了工裝制造的經(jīng)濟(jì)性。為保證維修順利完成，編制完善的維修方案，充分考慮施工的便利性與安全性。施工過程中，制定詳細(xì)的施工程序和安全技術(shù)措施，嚴(yán)格按照施工工藝施工，配合液壓千斤頂?shù)氖褂?，使用設(shè)計(jì)的工裝支撐，很好的實(shí)現(xiàn)鉸點(diǎn)的卸荷，保證施工的便利性與安全性，該方案施工科學(xué)高效。銷軸拆裝順序合理，節(jié)省維修的時(shí)間。該施工方案降低施工的難度，并提高施工的安全性。俯仰系統(tǒng)恢復(fù)正常，運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)異響、振動(dòng)等異常的情況，維修時(shí)間短，并且維修后鉸點(diǎn)耳板變形減小，達(dá)到預(yù)期的效果。

4 結(jié)束語

合理的工裝設(shè)計(jì)在維修過程中具有重要的作用，它滿足維修工藝的要求，提高工程的質(zhì)量，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)促進(jìn)維修成本的降低和效益的提高。對(duì)支撐工裝進(jìn)行有限元的分析，確保更換鉸點(diǎn)過程中工裝的可靠性。精確計(jì)算卸荷時(shí)各油鎬的出力，達(dá)到鉸點(diǎn)應(yīng)力的完美卸荷，保證施工的便利性與安全性。該黃驊港某公司常用裝船機(jī)懸臂鉸點(diǎn)改造完成，對(duì)港口大型裝卸設(shè)備維修具有重要的借鑒意義。