港口門座式起重機的改造研究

鄭炯創

（廣東中外運東江倉碼有限公司，廣東 廣州 510730）

隨著經濟貿易的高速發展，我國港口的吞貨量也一天比一天增長，門座式起重機作為港口散貨裝卸起重機械設備之一，其在港口的現場裝卸作業中發揮著至關重要的作用。但由于當前港口門座式起重機年頭已久，門機在使用過程中時不時會出現老化、松動及變形等現象，尤其是門機回轉機構和行走機構會時常會發生一些小故障。在此情況下，為了保障作業的安全，提升港口裝卸作業的效率，必須要對港口老舊的門機設備進行改造。下文主要從以下幾個方面對門機改造進行分析，具體如下。

1 港口門座式起重機概述

1.1 門座式起重機的簡介

門座式起重機主要是隨著港口碼頭的發展而產生的，主要用于港口碼頭的裝卸作業中，是港口裝卸作業中不可或缺的設備，主要是靠兩側支腿支撐在地面軌道上，沿著軌道進行裝卸作業。其主要包括起升、變幅、旋轉與行走等四大機構，且均采用變頻器控制調速，以此保障各個機構都能保持良好的調速性能，正常作業中，門機振動小，運動平穩，比較安全可靠。可一旦回轉機構出現故障，門機便會發出異響和振動，從而影響到門機正常作業。

而門機的行走機構并非工作機構，主要是為了司機能控制門機沿著軌道行走移動，一般門機的行走機構只有在需要更換作業位置、避開船舶或是遇到大風時才會發揮其作用。而在正常使用中，經常會發生車輪啃噬軌道的情況，導致門機車輪磨損嚴重，從而影響車輪的使用壽命。

1.2 工作特點

門座式起重機在物料提升、短距離的運移動作業時，其動作是不斷重復循環的，通過重復、短時間、周期性的完成貨物的提升與運移動，且滿載或空載工作過程都是循環的。為此，其動作具有間歇、重復、周期性的特點，且每個循環工作中，其所受到的荷載大小和方向也是不斷變化的。

1.3 工作原理

1.3.1 回轉機構工作原理

回轉機構主要由電機、定位圈、減速器以及制動器所構成，并由兩臺變頻器來驅動電機進行起、制動運行。為此，為了確保回轉機構安全穩定運轉，一般會設置制冷風機；為了使門機能夠準確停車，該機構還設置了腳踏液壓制動。其控制原理主要是將回轉主令置零位，風速儀正常，回轉無故障、回轉手剎打開，不作行走運行，零位合上且自鎖，主令置左旋擋，回轉腳踏處于正常位置，左旋允許，主令置右旋檔時，回轉腳踏便處于正常位置，右旋允許。

1.3.2 行走機構工作原理

行走機構主要是由電機與變頻器共同切換啟動或制動運行。當行走主令在零位時，各個工作機構都會停止運行，電纜、風速儀等正常，錨定和防爬會提起；當行走零位置在1 時，門機不管是左行還是右行走，聯動臺手柄操作后，制動器會自行打開；當停止運行時，制動器便會延遲抱閘，電纜的電機也在停止運行后斷開電源。為此，只要有行走運行信號，聲光報警器才會開始報警，當停止運行之后，聲光報警器也會延時斷電[1]。

2 當前門座式起重機存在的問題

2.1 回轉機構存在問題

在日常的作業中，門座式起重機回轉機構經常會出現振動和異響，從而影響了門機作業效率。經過檢查發現，門機回轉機構之所以出現振動和異響，主要是因為回轉定位圈及減速器出現故障。如：門機在工作時，其回轉機構的減速器下箱體與定位圈之間會不斷摩擦，而造成間隙過大，當門機回轉機構在作業時，在定位圈內的減速器便會出現晃動，從而發出異響，久而久之，減速器與定位圈之間的縫隙會越來越大，導致定位圈開裂，這不僅降低回轉機構的穩定性，同時也影響到門機的正常作業。其次，當定位圈開裂后，容易造成減速器中輸出軸連接的小齒輪與大齒輪出現啃齒現象，進而造成減速器斷軸，驅動齒輪的外齒發生斷齒的嚴重磨損故障。

2.2 行走機構存在問題

在門機行走機構實際使用中發現，當把司機室中的起升、行走、機下行走等開關轉到司機室行走或機下行走檔位時，不需要再做行走操作，行走柜內的風扇就會自動轉動起來。而行走柜內的風扇主要是為了防止變頻器過熱的一種保護手段。但在實際的使用過程中，有些司機經常會出現機下移動門機之后，沒及時將開關推回司機室起升檔位的現象，此時行走柜內風扇就會在變頻器停止工作之后仍處于工作狀態。久而久之，這不僅浪費電費，還會縮短風扇的工作壽命，同時還會增加企業的生產成本，為此對門機行走柜內風扇控制方式進行改造已刻不容緩[2]。

3 門座式起重機的改造分析

針對門機回轉定位圈與行走柜內風扇所發生的故障，亟需找到解決問題的方法，以徹底解決門機回轉機構振動和異響、齒輪啃齒、斷軸、行走風扇電能耗損、使用壽命縮短等問題，具體改造方法如下。

3.1 回轉定位圈改造

為了消除減速器出現晃動、發出異響，齒輪出現啃齒、斷軸等故障問題，必須要對回轉定位圈進行改造。基于此，根據改造工藝的要求，減速器的驅動齒輪與外齒之間的齒隙在8 毫米-12 毫米左右，再將減速器上的定位圈與門機轉盤連在一起，但考慮到定位圈在焊接過程中容易出現變形，齒輪與外齒之間的齒隙嚙合存在誤差，難以保障改造工作的順利開展。經過研究分析，大家決定將回轉定位圈改為卡盤式[3]，具體改造步驟如下：

首先，以某個型號的門機作為改造對象，該門機減速器下箱體的外徑大小是420 毫米，那么我們可以加工出一個外徑590 毫米，內徑420 毫米的定位圈，并在定位圈內加工出寬30 毫米，高40 毫米的環形槽。

其次，再根據減速器驅動齒輪與外齒輪之間的齒隙，改造出一個外徑500 毫米，內徑420 毫米，厚30 毫米的圓環，而改造材料為45#鋼，再將圓環均勻成3 段圓弧環，命名為“調整塊”，將其放在定位圈的溝槽中，以此調節減速器齒輪與回轉軸支承外齒輪之間的齒隙。此外，在回轉定位圈的外徑分別布置3 個調整塊，每個調整塊上布上定位螺母與定位孔，當將定位圈與門機轉盤焊接結實后，定位圈內的調整塊便會與減速器相互配合著[4]。

最后，回轉定位圈在改造調質后環焊制在轉盤上，以此保障門機回轉減速器下箱體的配合，而調整螺母能夠促進回轉驅動齒輪與齒圈的嚙合。

3.2 行走風扇的改造

為了能提高行走柜內風扇壽命、節約電能，在對行走柜內風扇控制方式進行改造研究的同時，也對風扇動作條件做了改動，這種改造思路不僅能確保行走風扇在接到行走指令后開始工作，當接收到取消指令時便會停止工作，同時還能達到保護變頻器散熱的目的，使變頻器在不工作的狀態下風扇是停止的，這樣能有效降低電能元件浪費和損耗，進而提高行走風扇的使用壽命。具體改造步驟如下：

首先，行走風扇的改造材料一般采用護套線、接觸器，另外在PLC 柜內再準備一個中間繼電器。其次，當準備好所有材料后，需要在風扇的控制回路中加入一個接觸器，并將輔助觸點打開，因為PLC 是控制中間繼電器，而中間繼電器則控制接觸器的吸合；為此，當門機發出行走指令時，中間繼電器和接觸器便開始吸合，風扇也開始運行；當門機行走指令取消時，中間繼電器與接觸器便會斷開電源，此時，風扇便會自動停止工作。經過對行走狀態下風扇控制方式的改造，從而實現節約電能，減少元件損耗的目的[5]。

4 結論

根據上文改造可以看出，門機的回轉定位圈與行走風扇經過改造后，回轉減速器與定位圈直接配合較緊，減速器的小齒輪與外齒之間的齒隙也得到改進，變得可以調節，之前回轉機構所出現的振動和異響也全都得到解決；而行走風扇經過改造后也更加節能，降低損耗，提升使用壽命。由此可見，通過對門座式起重機進行改造，更能保障門機安全可靠作業，這對港口的發展具有積極促進的意義。