龍門吊大車齒輪箱鏈輪改造與分析

張茂捷

摘要：廈門集裝箱碼頭集團有限公司海天分公司的L42/43/44/45四臺龍門吊運行超過19年，大車驅動齒輪箱在使用過程中經常出現齒輪和傳動軸磨損、傳動異響、齒輪箱滲漏嚴重等問題，損壞后維修成本及時間成本較高，嚴重影響設備的完好率及保障率。為提高設備的工作效率，對齒輪箱的升級改造尤為重要。

關鍵詞：齒輪箱;鏈輪;成本;環保

1? 概述

廈門集裝箱碼頭集團有限公司輪胎吊L42-L45是由大連大起集團有限責任公司2001年制造完成的，至今已有19年時間。其中大車驅動齒輪箱是SEW的，最近幾年在使用過程中經常出現傳動異響，齒輪箱輸出軸端漏油，甚至齒輪軸斷齒及斷軸等嚴重等問題，損壞后維修周期較長，需長時間停機，嚴重影響設備的完好率、保障率及公司的環保要求，需進行改造提升其穩定性。

2? 存在問題及原處理方法

我司這四臺龍門吊使用年限已達19 年，在作業過程中大車齒輪箱經常出現齒輪和傳動軸磨損、傳動異響、齒輪箱滲漏嚴重等問題。

2.1 齒輪箱漏油嚴重原因（見表1）

齒輪箱漏油（如圖1）問題不符合公司的環保要求，同時也會損害齒輪箱內部齒輪。

2.2 大車傳動異響，無法正常運行原因（如表2、圖2和圖3）

齒輪箱維修費用高，每次更換齒輪或傳動軸的維修及安裝成本（單個齒輪箱）都超過一萬塊錢。據統計近兩年內損壞周期在三到六個月之間，維修停機時間都超過20天。如更換全新一套齒輪箱（兩個）成本需超過17萬（L43現已更換全新齒輪箱）。

3? 現改造方案簡述

為了解決此問題，通過計算，我們發現最初的設計大車驅動機構的傳動比分配不是很合理。存在齒輪箱傳動比過大，鏈輪驅動傳動比較小。這樣的選型使齒輪箱齒輪和傳動軸的受力較大，會影響齒輪箱的壽命。由于采購更換新的齒輪箱交期太久，成本過高;齒輪箱維修周期也較長，維修成本也較高。考慮到大車驅動系統里鏈輪副的安全余量較大，經技術討論商量，可通過把齒輪箱鏈輪的齒數減少來增加大車驅動總傳動比，大車驅動的速度將會降低，可以大大改善齒輪和傳動軸的受力。由于原設計L42-L45龍門吊速度過快，應進行限速，所以降低大車速度不會影響正常作業。

3.1 本項目改造分為如下

將L42-L45龍門吊的原來的大車驅動機構的小鏈輪由原來的Z=27齒改為Z=17齒，并減少大車驅動的鏈條。（L42已改造試機中）圖4和圖5分別為鏈輪改造前后對照圖。

3.2 改造的主要零部件清單 （見表3）

3.3 改造費用（表4）

平均每臺（兩個）費用11000元。

3.4 改造前后技術參數對照 （見表5）

①大車齒輪箱鏈輪安裝完畢后進行了必要的試車驗收，如表6所示。

②大車行走及加減速時電流檢查：

1）改造前的起步電流范圍在（60-210A）;勻速加速到最快期間電流在（60-230A）之間跳動厲害，范圍也較大。

2）改造后的起步電流范圍在（40-130A）;勻速加速到最快期間電流在（40-100A）峰值降低，電流也相對平穩很多。

4? 結語

隨著港口生產日益繁忙，龍門吊在港口的已是必不可少的設備。大車行走是其核心機構。在經過對其鏈輪的改造完成并經過現場調試完畢后，設備投入生產運行，經過一段時間的跟蹤觀察，改造效果達到預期。

優點：

①齒輪箱輸出扭矩M=9550*P/n*i （P為電機功率原功率為（97.95kW），改造后為（76.42kW），n為電機轉速（相同1465rpm），i為齒輪箱的傳動比（相同29.22））算出結果為14559N.m相比改造前18660N.m減少了22%，大大改善齒輪和傳動軸的受力。

②運行時電流峰值降低40%，且平穩很多。

③改造成本相比維修及拆裝成本減低很多，再以長期的經濟性來說，成本節約顯而易見。

④減少齒輪和傳動軸的受力同時也可改善齒輪箱輸出軸磨損，減少漏油情況，符合公司的環保要求。

缺點：大車驅動的速度將會降低，大車空載速度V=n/i1/i2*D*3.14/1000（n為額定轉速（1465rpm），i1為減速箱速比（29.22），i2鏈傳動速比（2.94），D為輪胎直徑（1460mm））算出結果為79m/min相比改造前下降37%。但原設計L42-L45龍門吊出廠速度125m/min過快，都進行限速減速25%（至100m/min）。現公司節能減排進行了油改電改造所鋪設的滑觸線要求（每段長度平均200米）大車行走范圍的要求及安全因素考慮，大車的行走速度再次降低，全速控制在80-85m/min。同時也與操作部多次測試，對工作效率無影響，所以降低大車速度不會影響正常作業。

L42已改造運行近一年時間，齒輪箱無損壞事件出現，運行效果良好，操作部反饋無影響工作效率。L44、L45也陸續改造完成。（備注：L43已更換全新齒輪箱）

使用環境條件：沿海戶外使用環境，氣溫在0-+50℃;最大相對濕度100%，年平均相對濕度80%，24小時有凝露;工作狀態下最大風速：20m/s;非工作狀態下最大風速：64.2m/s。

執行標準：GB3811-2008《起重機設計規范》;GB6057-2010《起重機安全規程》;GB/T 5905-86《起重機試驗規范和程序》;GB/T14783-2009《輪胎式集裝箱門式起重機技術條件》;IEC 國際電工技術委員標準。

參考文獻：

[1]吳序堂.齒輪嚙合原理[M].西安：西安交通大學出版社，2009.

[2]張培林.齒輪箱故障診斷的油液、振動信息融合方法[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]蔣曉波.裝卸機械電氣設備與維修[M].大連：大連海事大學出版社，2005.