RTG大車轉(zhuǎn)向方式存在的問題與改造

彭清保

（廈門國際貨柜碼頭有限公司 福建省廈門市 361026）

RTG大車轉(zhuǎn)向方式存在的問題與改造

彭清保

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RTG大車轉(zhuǎn)向方式即車架與平衡箱梁連接轉(zhuǎn)向方式，采取立軸與球面滾柱推力軸承方式。在使用過程中出現(xiàn)竄動、軸承損壞、立軸支座損壞等狀況。特別是使用一段時(shí)間后該現(xiàn)象更為突出。最近兩年來出現(xiàn)該故障幾率大增。除了車架本身損壞并引起平衡箱梁軸承安裝位置也出現(xiàn)磨損。給維修帶來很大的困難。造成維修周期長、成本高。因此，有必要對該轉(zhuǎn)向形式的車架進(jìn)行改造。提高設(shè)備使用壽命、運(yùn)行可靠性、維修效率，節(jié)約維修成本。

大車轉(zhuǎn)向方式；車架；立軸；回轉(zhuǎn)軸承

1 原因分析與解決措施

原采用的立軸形式的車架結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1

整個(gè)結(jié)構(gòu)包括立軸、止推軸承、向心軸承、車架、平衡梁組成。由于該設(shè)計(jì)主要承載在車架立軸止推軸承與軸承座上，結(jié)構(gòu)局部受力、應(yīng)力不合理。由于使用止推軸承對配合間隙要求比較高，對新設(shè)備而言，安裝精度較高的情況下，運(yùn)行平穩(wěn)也相對可靠。但由于使用時(shí)間不斷增加，加上各種因素如沖擊、場地的影響。在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了竄動、沖擊導(dǎo)致形成間隙并形成了惡性循環(huán)。由于運(yùn)行過程中出現(xiàn)的竄動、沖擊等對驅(qū)動系統(tǒng)如變頻器、電動機(jī)等造成嚴(yán)重的影響，由于負(fù)載的不穩(wěn)定、頻繁出現(xiàn)過流等對變頻器、電機(jī)的使用壽命產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)增加設(shè)備故障引發(fā)因素。最后導(dǎo)致軸承損壞、軸承位置磨損、立軸安裝支座焊接處開裂，嚴(yán)重的造成立軸斷裂等機(jī)損事件。存在嚴(yán)重的安全隱患。另一方面，該結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)故障，損壞的相關(guān)位置多特別是對平衡梁軸承位置造成的磨損。給維修工作帶來極大的困難。因此有必要對該結(jié)構(gòu)形式的車架進(jìn)行改造。一方面可以提高抗沖擊能力，增強(qiáng)安全性、可靠性。同時(shí)也改善驅(qū)動系統(tǒng)（變頻器、電動機(jī)）運(yùn)行工況，從而延長使用壽命，減少故障。提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性。

2 改造方案探討

方案選擇：隨著RTG制造的發(fā)展，對大車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方式有不同的選擇，車架結(jié)構(gòu)也不斷的優(yōu)化。就目前普遍采用的相對成成熟的方案即回轉(zhuǎn)軸承連接方式并在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。采用回轉(zhuǎn)軸承方式具有如下優(yōu)點(diǎn)：①運(yùn)行平穩(wěn)可靠，抗沖擊、扭矩能力強(qiáng)；②維修方便、成本低、效率高；③不會造成其他機(jī)構(gòu)如平衡梁、車架的損壞。具體機(jī)構(gòu)如圖2。

具體改造內(nèi)容：①回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)型號選型與受力分析與計(jì)算；②連接法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算以及車架改造受力分析計(jì)算。針對不同工況進(jìn)行受力分析與計(jì)算。確保安全、可靠。

（1）回轉(zhuǎn)軸承型號選擇：根據(jù)ZPMP04-1553項(xiàng)目，大車為四驅(qū)8輪，主動輪受到?jīng)_擊、竄動等因素影響造成損壞，因此，只需要對主動輪進(jìn)行改造。該計(jì)算是針對8輪41t RTG的大車主動輪轉(zhuǎn)向方式、車架改造進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算結(jié)果與各種型號的回轉(zhuǎn)軸承比較最后選擇型號為010.30.530.03。

圖2

（2）計(jì)算主要依據(jù)F.E.M.1.001第三版，此計(jì)算中采用單位如無明示則：力采用N；長度單位mm；應(yīng)力單位MPa=N/mm2。

（3）材料：Q345B 屈服強(qiáng)度σe=345MPa

Q235 屈服強(qiáng)度σe=235MPa

（4）安全系數(shù)：Ⅰ類載荷 1.5

Ⅱ類載荷 1.33

Ⅲ類載荷 1.1

（5）計(jì)算采用Autocad Inventor自帶的三維模型應(yīng)力計(jì)算功能來進(jìn)行計(jì)算。

（6）輪壓計(jì)算根據(jù)ZPMP、41t RTG的輪壓值進(jìn)行驗(yàn)算，工作風(fēng)載考慮25m/s，臺風(fēng)65m/s，計(jì)算適當(dāng)放大載荷以確保安全。

（7）構(gòu)建模型：建立擬改造模型并對不同工況（工作與非工作狀態(tài)）情況下進(jìn)行受力分析強(qiáng)度核算

工況1計(jì)算：

考慮額定載荷41t時(shí)，大車加速運(yùn)動的狀況，此時(shí)載荷如下：

所選的回轉(zhuǎn)軸承承載曲線圖如圖3，將軸向力F2及合力矩M在回轉(zhuǎn)軸承承載曲線標(biāo)注出來，其負(fù)荷點(diǎn)OP1落在紅色框線與坐標(biāo)軸所圍成的區(qū)域內(nèi)，說明該回轉(zhuǎn)軸承滿足要求。

圖3

工況2計(jì)算：

考慮在工作風(fēng)載下，額定載荷41t時(shí)，大車加速運(yùn)動的狀況，此時(shí)載荷如下：

回轉(zhuǎn)軸承計(jì)算：

所選的回轉(zhuǎn)軸承承載曲線圖如圖4，將軸向力F2及合力矩M在回轉(zhuǎn)軸承承載曲線標(biāo)注出來，其負(fù)荷點(diǎn)OP2落在紅色框線與坐標(biāo)軸所圍成的區(qū)域內(nèi)，說明該回轉(zhuǎn)軸承滿足要求。

圖4

圖4中為型號為010.30.530.03回轉(zhuǎn)軸承承載分析：

1為靜態(tài)承載曲線；

2為動態(tài)承載曲線；

10.9及8.8為所選回轉(zhuǎn)軸承螺栓等級。

車架應(yīng)力計(jì)算：模型建立。

（1）平衡梁部分按原結(jié)構(gòu)構(gòu)建。

（2）輪叉部分按現(xiàn)在成熟使用的大車輪叉構(gòu)造，厚板之間同支腿焊接的方式來進(jìn)行構(gòu)建（如圖5）。

圖5

將以上載荷加載在模型中，應(yīng)力如下：

整體應(yīng)力，最大應(yīng)力：152.4MPa，此類工況材料許用應(yīng)力：

Q235許用應(yīng)力：177MPa

Q345許用應(yīng)力：260MPa

根據(jù)計(jì)算，即使原結(jié)構(gòu)使用的材料是Q235，應(yīng)力也是符合要求。

3 改造后使用情況

對本公司部分RTG進(jìn)行車架改造，運(yùn)行半年來運(yùn)行平穩(wěn)特別是對驅(qū)動系統(tǒng)起到很好的保護(hù)作用。故障明顯的下降。由于立軸竄動引起的設(shè)備機(jī)械故障也得到明顯的改善。

U463.4

A

1004-7344（2016）04-0327-02

2016-1-20