港口門機回轉支承裝置的故障分析及預防對策

摘 要：門座式起重機是港口較為常見的一種起重設備，多被應用于大型材料裝卸和生產作業，回轉支承裝置作為其中重要的組成部件，對門機運行效率、安全性都有很大的影響。本文對回轉支承裝置日常運行中可能存在的問題進行了匯總和闡述，并針對這些問題提出了嚴格把控生產質量、加強安裝調試等四條建議，以期為降低回轉支承故障率略盡綿力。

關鍵詞：港口門機;回轉支承裝置;型式選擇

前言：回轉支承裝置能夠承受較大的軸向、徑向負荷及傾覆力矩，當兩物體間需要作相對回轉運動，且同時需要承擔較大綜合載荷時，回轉支撐裝置能夠表現出較大優勢。目前由于生產質量不達標、維護使用不規范、安裝精度低等因素，回轉支承裝置故障率仍然處在一個較高的數值上，對港口門機的正常運轉造成了較大阻礙。因此，有必要對港口門機回轉支承裝置的故障情況進行分析，并探索出合理的預防思路。

1港口門機回轉支承裝置的故障分析

1.1裝置安裝隱患

在對港口門式起重機回轉支承裝置進行安裝時，一般需要將滾動體和滾動軸向間空開0.3～0.5mm的間隙，但在實際作業過程中，由于制作工藝不成熟、安裝誤差較大等原因，往往達不到這個標準，在此影響下，回轉動載也就無法控制在合理范圍內。當門機臂架進行收放作業時，回轉支承裝置就會在平衡點產生異動，對回轉支承滾道造成損傷。此外，滾珠安裝過密，構件在軸向力作用下相互擠壓，也會加劇回轉支撐裝置的磨損情況。

1.2裝置局部變形

回轉支承裝置在投產使用前需要經過生產和運輸的步驟，生產材料、生產技術、生產流程等因素都會對裝置質量產生制約和影響，裝置在運輸過程中，也有可能因為保護措施不到位而受到撞擊和振動，這些都會導致裝置局部變形。此外，安裝技藝不達標，連接支承面凹凸不平，起重機行走軌道不平整也是裝置變形的重要原因，如果不采取有效的預防措施，長時間下去很容易造成滾動體的破裂。

1.3聯接剛度不足

回轉支承裝置在港口門機的構成中本身就屬于剛度較薄弱的環節，如果港口裝卸單位在裝配環節選擇了型號不合理的回轉支承，將使得這一問題更加嚴重，回轉支撐裝置無法達到上下聯接的剛度需求，會在非正常狀態下產生應變能，從而出現周期性彈性變形甚至聯接處開裂的嚴重問題，門機運轉過程中產生的巨大載荷將對回轉滾道產生沖擊，不但降低門機運行效率，還會埋下安全隱患。

1.4疲勞剝落損傷

疲勞故障是回轉支承裝置故障的主要原因之一，這主要是負載狀態下的滾道與滾動體相對運動造成的，并且，在交變載荷因素的影響下，回轉支承裝置還會由內里一定深度開始向外擴散產生裂紋，這種裂痕最終會使得構建表面出現大塊剝落和凹坑。一旦疲勞剝落損傷出現，回轉支承構件所受到的沖擊力會更加劇烈，從而產生強烈的振動，這種情況一般會表現為持續噪聲，嚴重影響門機穩定性。

1.5后期維護隱患

回轉支承裝置故障原因不僅包含生產、設計和安裝所導致的先天不足，還包括后期使用、維護和保養不當的因素。其中最常見的故障主要有以下幾種，一是螺栓部位的故障，包括螺栓松動、裂紋及斷裂等。螺栓在回轉支承裝置中能夠連接支承上下結構，螺栓過緊會加大回轉支承壓力，造成螺栓斷裂，螺栓過松則會降低支承剛度。二是齒圈故障，主要包含齒斷裂、齒面疲勞、齒面擦傷與劃痕等。

2港口門機回轉支承裝置的故障原因及預防對策

2.1嚴格把控回轉支承裝置質量

回轉支承裝置先天質量情況是其使用壽命、運行效率的決定性因素，如果生產不達標，后期再多的補充工作也是無用功，因此，門機使用單位要嚴格把控回轉支承裝置的質量，合理選擇裝置型式。首先是軸承型式的確定，目前常見的回轉軸承有單排交叉滾子、單排球、雙排球以及三排圓柱滾子四種型式。在港口門式起重機中，回轉支承精密度較高，且需要同時承受較大的徑向、軸向荷載以及傾覆力矩的作用，因此單排圓柱滾子軸承比較適用。而在小型起重機中，雙排異徑球和交叉滾子回轉支承裝置都是不錯的選擇。裝置運輸過程中也要注意做好保護措施，避免運輸不當造成滾道變形等問題。

其次是軸承型號選擇，最大靜載荷與疲勞壽命是設計回轉支承裝置的主要依據，使用單位應當依據實際回轉角度內的總循環次數對裝置壽命進行分析，科學計算回轉支承載荷。此外，一般情況下生產廠家還會提供承載能力曲線圖，圖中一般包含用于校正審核的疲勞壽命曲線和用于早期選型的極限靜載曲線，技術人員可以綜合這一曲線圖和荷載力計算結果科學選擇軸承型號。第三是要嚴格控制回轉支承裝置制造標準，一方面要把控制造材料，回轉支承主要有42CrMo和50Mn兩種材料，設計人員要根據實際強度需求和經濟情況進行選擇。另一方面是要控制支承的熱處理工藝，這一步包含支承整體熱處理和齒面、滾道的熱處理。裝置整體熱處理包括調質和正火處理，滾道則一般為淬火處理，齒面則包括調質、淬火、正火三種處理工藝，要根據實際情況來決定。

2.2加強回轉支承裝置安裝調試

回轉支承裝置安裝不當可能會加劇滾體、滾道、齒面等的磨損情況，降低整個裝置的使用壽命，因此嚴格把控安裝環節并進行調試是非常有必要的。首先在裝置裝配前一定要對零件表面的粗糙度和精度進行全面檢測，避免裝配應力對各構件產生的損傷。其次，安裝過程中，安裝平臺應當由足夠的剛度、粗糙度和平整度，以確保平臺沒有額外應力作用，其次回轉支承基面與安裝平臺貼合面之間應當足夠平整，如果安裝中發現存在間隙，就要對平臺進行再加工或進行墊片添加處理。第三，安裝時要合理把控螺栓預緊力以及齒圈齒輪與傳動齒輪之間的接觸面積，盡可能避免安裝載荷的產生。為了減少螺栓頭和支承接觸面的壓力，工作人員也可以采用圓平墊片，嚴禁彈簧墊片的使用。四是要確保安裝人員具有充足的專業知識儲備和經驗積累，從人員專業度層面確保安裝質量。

同時相關單位也要根據現實工作情況，通過有效試驗不斷改進安裝技術。例如，回轉支承大齒輪的斷齒故障一直普遍存在于我國各大港口中，給裝卸工作的開展造成了極大阻礙。經過相關研究，在沒有沖擊不良和門機過載等因素影響的情況下，大小齒輪仍舊會產生不一致的位移，使得齒輪軸線出現0.48°的夾角，這種情況是大齒輪上部應力集中，從而產生斷裂的主要原因[1]。針對這一情況，技術人員可以在小齒輪安裝時，在嚙合處齒輪上斷面留出一定的預位移空間，此空間要保持在齒側間隙范圍內，從而提高安裝和理性、降低斷齒機率，降低港口經濟損失。此外，對于安裝調試中出現的異常現象，技術人員應當迅速反應并作出處理，例如在門機轉動過程中出現“吱吱”的響聲，就要明確這是否是由于安裝接觸面不平引起的。

2.3重視回轉支承裝置保養工作

回轉支承裝置的維護保養工作主要包含以下幾個方面：一是螺栓連接情況檢查，根據維護標準要求，回轉支承運行超過4d就應當對螺栓進行預緊力檢修，當工作周期達到20d后，還要進行預緊力重復檢測。近年來“互聯網+”的模式在各行各業都得到了普遍推廣，港口門機故障檢測也應當積極引進新技術，用自動化和智能化的手段提高檢測效率，降低回轉支承裝置的故障率。例如結合了傳感技術、計算機網絡技術和采集技術的結構健康檢測技術，就可以對回轉支承裝置構件的固定位置、松緊程度和實際運行承載情況等進行實時監測，有效提升檢測效率[2]。

二是要做好回轉支承裝置的潤滑工作，應從潤滑油路通暢度、潤滑周期、潤滑脂等方面對潤滑保養工作進行統籌規劃。應根據具體環境和實際工作情況決定潤滑油量，例如遇到回轉支承裝置出廠油量較少的情況，技術人員就應當依據軸承低速重載的工作環境給予潤滑油添加。此外，不同型式的裝置對于潤滑保養的要求也是不同的，一般而言滾柱式回轉軸承應當每隔2d進行一次潤滑，而球式回轉支承的潤滑周期則應當控制在4d左右。三是要做好回轉支承裝置的清潔工作，回轉支承裝置并沒有配備很好的防塵裝置，因此雜質異物入侵也成為了導致滾子與滾道摩擦力增大的重要原因之一，齒面檢查和清理周期應為10d，同時要注意，清理時要避免硬質異物接觸齒輪嚙合區，對齒輪造成損壞，切忌直接用水對回轉支承進行沖洗。

2.4制定港口門機操作使用規范

港口門機操作使用不規范不僅會加大回轉支承裝置的磨損度，還會使門座式起重機整體運行出現故障和安全隱患，相關單位應當充分重視工作標準的重要性，從制度層面杜絕這些不良因素。一是要制定詳細、嚴謹、科學的操作規范和流程，并配備以監督檢查機制和問責機制，從制度層面減少門機超載或突然打反車等的違規操作，從而降低回轉支承裝置的磨損頻率。操作規范應當分為準備、作業和應急規范三個部分，準備階段中，技術人員應當檢查門機制動器總開關是否處于斷開狀態、起重機車物件放置是否合規，回轉支承裝置螺栓是否有松動，潤滑情況是否良好等。作業階段中，技術人員要嚴格按照流程操作，設備使用完畢后要在指定位置完成復位操作，在歸零操作手柄后切斷電源。在緊急情況出現時，應當及時放下重物，將控制器歸零并切斷電源再進行檢查。

二是可以通過常態化的培訓向員工傳達操作規范和標準操作技術，在培訓中進行必要的理論知識普及，讓員工在掌握原理的基礎上自發地規范操作行為，探索保養技術，可以結合培訓內容建立相應的考核機制，以此督促員工不斷提升專業素養，減少門機操作誤區。三是要在固定周期內對回轉支承進行檢驗，既包括對正在使用產品的日檢、月檢和年檢，也包括對新產品的型式試驗，通過定期檢驗，及時發現故障隱患。對已經達到報廢標準的回轉支承裝置，要及時進行報廢處理和更換工作，保障生產工作的順利開展。

結論：與普通的滾動軸承相比，起重機回轉支撐裝置具有尺寸大、運轉速度低、所受載荷復雜等特點，是起重機正常運轉必不可少的部件之一。港口相關單位和技術人員應當充分重視回轉支承故障問題，從生產材料、工藝、選型等方面嚴格把控裝置質量，加強裝置安裝調試，重視保養工作，并制定相應的操作規范，全面降低回轉支承裝置故障率。

參考文獻：

[1]董熙晨，徐曉鑫，龍文星.大型門座起重機回轉支承斷齒故障分析及改善方案[J].起重運輸機械，2019（17）：101-106.

[2]蘇文勝，柳晨曦，薛志鋼.改進的鄰域相關法在回轉支承故障診斷中的應用[J].起重運輸機械，2019（08）：94-97.

作者簡介：

倪華勇（1984.4-），男，籍貫：上海，助理工程師，研究方向：港機設備。

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）