門座式起重機變幅機構的技術改造與應用

王波濤，王 蒙

（煙臺港集團蓬萊港有限公司，山東煙臺 265600）

0 引言

煙臺港集團蓬萊港有限公司一臺16 t、33 m 門機，原變幅結構為螺桿螺母形式。此結構形式螺桿變幅驅動由螺母驅動螺桿，推動臂架實現變幅運動，螺母連同其傳動裝置和電動機布置在能繞水平軸線擺動的搖架上，搖架的支承軸線與螺桿中心線相交，采用伸縮式密封套管來防護螺桿，對螺桿傳動須特別注意密封和潤滑，傳動效率較低。由于使用年限較長，該門機的螺桿機構存在故障頻發、變幅經常卡死、伸縮式密封套管漏油嚴重等問題，而且出現問題后配件難以采購，維修非常困難，嚴重制約了港口生產的正常運行。鑒于此，蓬萊港有限公司成立了技術攻堅小組，決定對該門機變幅機構進行技術改造。

1 變幅機構的改造過程

基于改造后產生的經濟效益和后期維護保養方面考慮，最終決定將該門機的變幅機構整體改造為技術成熟應用廣泛、傳動型式結構緊湊、自重輕且制造和維修簡單的齒條變幅驅動形式。

1.1 確定齒條變幅機構的技術要求

（1）變幅機構為平衡四連桿變幅系統，傳動方式采用齒條傳動，安裝變幅驅動齒輪應以臂架下鉸軸為基準，位置誤差不大于1‰，減速器低速軸軸線與齒條頭部鉸軸軸線的平行度誤差不大于0.5 mm。

（2）齒條變幅驅動裝置的齒條與小齒輪的嚙合側間隙為0.3～0.7 mm，通過調整上下壓輪位置保證齒條正確嚙合，齒條與小齒輪嚙合工作中應無小齒輪啃咬齒條現象，齒條與驅動齒輪應保證良好嚙合。

（3）電機、減速器等支座應有調整塊或抗剪塊，當其調整安裝完畢后將其與各支座焊接牢固；各支座待安裝調整后再與變幅平臺焊接，焊接高度不小于10 mm。

（4）齒條熱處理后進行探傷檢測，不得有裂紋。齒條尾部留非加工余量，末端止擋使用橡膠緩沖器，滿足門機滿載時制動器失效的沖擊要求。

（5）減速箱采用硬齒面減速箱，油尺便于觀察，放油孔采用球閥和放油管，可引出軟管，實現低位放油，并配有磁性塞。

（6）變幅制動器采用盤式雙制動方式，品牌為江西華伍。單制動器的制動力矩能夠滿足帶負載時該機構的制動要求，安全系數符合國家規范要求，同時要保證有足夠的拆卸空間。制動器須加裝防護罩，并有良好的防雨性能，方便開啟，電機接線處做密封處理。

（7）各部件安裝完成試車前在各鉸軸處、各聯軸器內及齒輪齒條上加足潤滑油脂，試車時各運動部件應運轉靈活。

1.2 現場實施過程

（1）因為該門機出廠時間較長，原車相應的圖紙資料沒有找到，技術攻堅小組現場測量各機構位置尺寸，根據測量尺寸建立模型，模擬變幅機構四連桿運動并調整確定齒條搖架的位置，以避免在小幅度工作時變幅齒條和平衡梁配重的位置發生碰撞。同時，根據MQ16-33 門機的實際作業工況進行電機、減速器、制動器及齒輪等的選型設計。根據齒條變幅驅動形式底座布置的要求，對門機變幅平臺進行現場平整改造，以滿足齒條變幅的使用要求。

（2）按照改造方案固定住門機的幅度，拆卸掉螺桿鉸點以及原來的螺桿螺母形式的變幅機構。

（3）對原變幅機構布置平臺進行修割整理，按照新齒條變幅機構布置方式和承重要求進行加固處理。

（4）在加固完成后的變幅平臺上打樣沖，確定變幅搖架和驅動齒輪的位置，以臂架下鉸軸為基準，位置誤差不大于1‰。變幅搖架和驅動齒輪的位置確定后再按照改造方案布局電機、減速箱、制動機構等部件的位置。

（5）按照確定好的位置安裝固定變幅搖架、電機、減速箱、制動機構、浮動軸等部件，全部安裝完畢后進行變頻控制系統調試。

（6）電控部分調試完成后進行試車實驗，測試改造完成后的變幅機構運行速度、制動能力、最大幅度、最小幅度是否滿足技術要求。

（7）試車實驗完成后正式投入使用。

2 使用效果及經濟效益

（1）本改造項目因為變幅機構采用了變頻調速，使變幅驅動更加平穩，整機沖擊隨之降低，改造完成后的門機變幅機構運行平穩，使用過程中尚未出現任何故障，整機的安全可靠性大大提升。

（2）經實際使用計算，變幅改造完成后的門機作業效率相較之前提高了約10%。按照蓬萊港目前16 t 門機年操作量約60萬噸，噸貨收入平均約15 元來計算，作業效率提升10%，1 年可以提高操作量6 萬噸，產生直接經濟效益90 萬元。

（3）后期維修保養簡單、快捷，大大節省維修保養費用。

3 改進意見

由于齒條驅動為開放式外嚙合，齒條工作條件相對差，在啟動和制動時有沖擊，容易出現齒條磨損的情況，因此平時需定期做好潤滑工作，以保證工作嚙合工況良好。