門座式起重機回轉支承軸承的故障分析

摘 要：起重機作為生產建設活動開展的重要組成部分，對提高工作效率具有重要意義，尤其是門座式起重機在港口碼頭作業中的應用，與其他機械設備相比，其應用最為廣泛，在工作性與機械結構上均具有較大的優勢。其中，支承軸承為門座式起重機關鍵結構之一，決定著設備運行安全性與穩定性，為減少其對作業效率的影響，必須要做好故障原因的分析，并采取措施進行優化，文章就此方面進行了簡要分析。

關鍵詞：門座式起重機；回轉支承軸承；故障分析

互轉支撐軸承為門座式起重機關鍵構件之一，其運行安全性決定著起重機作業效率，需要加強對其的重視。目前港口門座式起重機回轉支承結構大多為轉柱式與轉盤式兩種，其中轉盤式穩定性更高，并且從機械結構角度分析，其制作更為簡單。但是也經常會因為維護不當，以及外界環境因素影響而導致其出現故障，降低作業安全性與穩定性，需要采取措施進行管理優化。

1 門座式起重機回轉支承軸承運行原理

回轉支撐軸承是門座式起重機重要構件，并且在實際應用中種類比較多，對于規格種類不同其所對應的安裝方式也具有一定差異。并且即便是同一規格尺寸軸承，在選擇、安裝上均需要做好機械承載力、軸向尺寸等因素的分析，確保安裝后能夠滿足實際生產需求。以滾動體類型與排列方式為依據進行劃分，主要包括單排交叉滾柱式、雙排球式、單排四點接觸球式以及三排滾柱式等，起重機在作業時需要承受較大荷載，并且工作級別比較高，對回轉支承有著嚴格要求，港口作業中以三排滾柱式回轉支承最為常見[1]。對港口典型門座式起重機進行分析，三排滾柱式回轉支承內圈固定在轉臺底部位置，外圈則固定在圓筒門架上部，其軸向與徑向尺寸比較大，不同滾動體傳遞荷載不同。同時，利用線接觸方式可以實現滾動體與滾圈的傳力，所需承載性能較高，其具有良好的沖擊與動荷載抵抗能力，保證可以滿足起重機正常作業需求。

2 門座式起重機回轉支承軸承常見故障分析

2.1 設計不當故障

門座式起重機在日常作業中，經常會因為維護不到位，或者是違規操作而導致機械設備出現運行故障，尤其是回轉支承軸承，其需要承受較大荷載，一旦出現故障，勢必會對正常作業的進行產生不良影響。從構件制造、設計、安裝等方面進行分析，主要是因為回轉支承安裝結果誤差大，再加上制作粗糙，在后期設備運行過程中造成滾道局部變形。并且，連接結構剛度比較低，決定了回轉支承為整個起重機結構剛度的薄弱位置，如果上下連接支承剛度較小，很容易出現變形問題，受到非正常應力影響，甚至還會出現結構開裂與周期性彈性變形問題。另外，安裝時間隙控制不當，或者是滾珠安裝過密，構件運行時就會受到軸向力影響相互擠壓，在局部運行阻力不斷增大的同時，滾珠間摩擦系數也會不斷加大，造成回轉支承結構磨損加重[2]。

2.2 后期維護不當

主要是因為操作行為不規范，以及后期維護不到位，使得早期存在的隱患實質化，造成回轉支承故障。如回轉支承連接螺栓崩裂或者連接結構開裂縫，在運行早期階段很難被有效檢出，經常會以隱藏故障的形式存在，隨著運行時間的延長，故障程度不斷加重最終造成整體支承結構變形斷裂。另外，回轉支承運動磨合不佳，構件間摩擦過大，加劇了支承構件負荷，長時間超負荷運行，使得構件過度磨損而出現故障。

2.3 疲勞剝落損傷

疲勞故障是造成回轉支承失靈的主要原因，即滾道與滾動體在負載狀態下相對運動。同時受交變荷載因素影響，造成回轉支承表面下固定深度產生裂紋，然后逐漸擴散到構件表面，最終在構件表面大片剝落而形成凹坑。一旦回轉支承出現疲勞剝落問題，會加劇支承間加沖擊力，導致機械構件運行振動加劇，并伴有噪聲，降低了設備運行安全性與穩定性。

3 門座式起重機回轉支承軸承維修策略分析

3.1模糊數學法決策

門座式起重機各部件重要程度的判斷，具有模糊性特點，并且需要衡量的因素眾多，不同因素間存在一定聯系，即各因素權重不同，基于此便可以選擇用模糊數學法來判斷構件維修方式的決策。

3.1.1 選擇評價指標體系

對門座式起重機回轉支承軸承構件維修技術進行決策時，需要從可靠性、可監測性、維修性以及經濟性等角度進行分析，并對每個性能項目進行劃分，確定為多個評價項目。如故障后替代程度、生產中重要性、設備質量穩定性、維修難易程度、備件供應情況、維修時間長短、監測設備費用、監測技術要求、維修費用、機械設備服務時間、機械設備使用情況等。一般門座式起重機回轉支承構件評價，有用兩級因素集合，即第一級性能項目集合與第二級評價項目集合，其中性能項目為U，U={U1，U2，U3，U4，U5}。

3.1.2 確定評語等級集合

以各評價項目內容重要程度為依據，對所有評價內容提供4個等級評語，評語集合為V，V={V1，V2，V3，V4}，分別表示很重要、較重要、一般、不重要。

3.1.3 確定指標權重

引入[0，1]區間上模糊數，規定：越接近1的模糊數，項目內容越重要，相反則越接近0模糊數，項目內容越不重要。以Rij表示第i個性能項目的第j個評價內容重要權重數。利用ai表示因素Ui（i=1，2，...，n）對該指標相對其他各因素的重要因素程度，其中0<=ai<1，且∑ai=1[3]。利用aij表示因素Uij（i確定，j決定于各性能項目）相對其他各因素的重要程度，其中0<=aij<1，且∑aij=1。

3.1.4 模糊綜合評判

（1）評價矩陣。由專家小組對評價指標體系與評價集合進行打分，統計處理后確定每個因素Uij對各個評價等級Vi的符合程度rij，則可以得到因素Ui單因素評價箱梁Ri={ri1，...rij...，rim}。最后組合n個單因素模糊評價向量，得到多因素模糊評價向量B。

（2）模糊算子。選擇用“實數乘法”與“取大”法計算，最常用模糊算子有取小取大型與加權平均型。其中，取小取大算法只考慮最小數與最大數，未對兩者間其他數值進行分析，所得數據利用率較低。加權計算可以保證所有數據均參與運算，任何數值的改變均會對計算結果產生影響，因此需要選擇適合要求整體指標的場合。

3.1.5 確定評價結果

選擇不同方法分析最終結果不同，如加權平均法，選擇以bj為權數，對每個評價因素Vj進行加權平均值作為評測意見結果。評價指標歸一化后公式為：

3.2 維修技術決策結果

目前門座式起重機維修技術以計劃性維修為核心，狀態維修與事后維修為輔。為提高維修效果，需要合理確定監測測點數量，并選擇成熟監測技術，同時還需要加深對監測數據的分析利用。

4 結束語

回轉支撐軸承為門座式起重機重要構件，為確保其正常運行，需要對常見故障進行分析，確定不同故障發生原因，并結合實際情況來對維修技術進行研究，選擇最為合適的技術措施進行優化管理，爭取不斷提高設備運行穩定性與可靠性。

參考文獻

[1]高雨.港口大型門座起重機回轉支承故障機理分析[J].中國水運，2015，9：66-67.

[2]王新華，梁峻，李光海.門座起重機回轉支承聲發射信號特征分析[J].起重運輸機械，2014，10：57-62.

[3]吳邵強.港口起重機回轉支承的疲勞研究[D].武漢理工大學，2013.

作者簡介：王兆光（1986-），男，河北唐山人，學歷：本科，工作單位：曹妃甸港集團股份有限公司，研究方向：機電工程。