門座起重機(jī)新型方便維修鉸點(diǎn)的研發(fā)

肖利濤 于婷婷

青島海西重機(jī)有限責(zé)任公司 青島 266530

0 引言

對(duì)于重型機(jī)械來說，旋轉(zhuǎn)鉸點(diǎn)軸承損壞是設(shè)備故障的常見因素。四桿機(jī)構(gòu)是門座起重機(jī)主要的工作部件，其鉸點(diǎn)軸承的損壞可導(dǎo)致門座起重機(jī)停工。

目前，門座起重機(jī)四桿機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)的維修方式主要是四桿機(jī)構(gòu)拆卸進(jìn)行維修，維修費(fèi)用較高，安全性低，維修周期較長。也可不拆除四桿機(jī)構(gòu)，直接割除軸承安裝支座的維修方式，這種方式維修費(fèi)用較低，但是復(fù)原后的軸承安裝座精度不能保證，往往后期再出現(xiàn)故障的概率很高。隨著港口行業(yè)的發(fā)展及港口設(shè)備日益飽和，設(shè)備的利用率越來越高，更安全更簡(jiǎn)單更快的維修技術(shù)是目前港口設(shè)備研究的重要方向之一。

針對(duì)上述門座起重機(jī)鉸點(diǎn)維修存在的問題，本文從設(shè)備及工藝方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，提出1種門座起重機(jī)新型方便維修鉸點(diǎn)的研發(fā)及維修方法，能夠?qū)崿F(xiàn)安全簡(jiǎn)單快速地完成四桿機(jī)構(gòu)主要鉸點(diǎn)的維修，并能保證維修后的鉸點(diǎn)質(zhì)量。

1 門座起重機(jī)四連桿鉸點(diǎn)系統(tǒng)

如圖1所示，門座起重機(jī)四連桿包括大拉桿、臂架結(jié)構(gòu)、象鼻梁、立柱結(jié)構(gòu)等，鉸點(diǎn)系統(tǒng)包含大拉桿上鉸點(diǎn)、大拉桿下餃點(diǎn)、臂架上鉸點(diǎn)和臂架下餃點(diǎn)等[1]。其中，大拉桿上下鉸點(diǎn)的維修相對(duì)簡(jiǎn)單，但臂架上下鉸點(diǎn)的維修較復(fù)雜，上下鉸點(diǎn)軸承損壞后的維修費(fèi)用高，安全性低，維修周期較長。

圖1 門座起重機(jī)四連桿鉸點(diǎn)系統(tǒng)

2 常規(guī)鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)

目前，門座起重機(jī)四連桿軸承鉸點(diǎn)設(shè)計(jì)形式基本一致。如圖2所示，軸承鉸點(diǎn)包括軸承座、軸承端蓋、鉸點(diǎn)軸、軸端卡板、左側(cè)軸承支座、右側(cè)軸承支座和軸承等。軸承座通過鉸點(diǎn)軸與軸承支座連接支撐；軸承通過軸承端蓋軸向固定在軸承座內(nèi)，鉸點(diǎn)軸穿過軸承且固定在左側(cè)軸承支座和右側(cè)軸承支座的鉸點(diǎn)軸安裝孔上，軸端卡板安裝于左側(cè)軸承支座和右側(cè)軸承支座上用于軸向固定鉸點(diǎn)軸[2]。

圖2 常規(guī)門座起重機(jī)鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式

門座起重機(jī)四連桿軸承鉸點(diǎn)往往連接2個(gè)重要的工作構(gòu)件[3]。如果軸承鉸點(diǎn)損壞，維修軸承鉸點(diǎn)時(shí)，很多情況下需要拆除鉸點(diǎn)軸，將左側(cè)軸承支座和右側(cè)軸承支座與軸承座完全分離，才能拆下軸承端蓋更換軸承。門座起重機(jī)臂架系統(tǒng)構(gòu)件幾十噸重，安裝高度幾十米，拆卸安裝過程存在嚴(yán)重的安全隱患，成本巨大，耗時(shí)很長[4]。

3 新型方便維修鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)

如圖3所示，門座起重機(jī)新型方便維修鉸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)主要由軸承座、軸承端蓋、鉸點(diǎn)軸、軸端卡板、左側(cè)軸承支座、右側(cè)軸承支座、軸承、支撐套、備用軸承支座及備用軸承座等組成。其中，左右側(cè)軸承支座與備用軸承支座固定在第一結(jié)構(gòu)件上，軸承座與備用軸承座固定在第二結(jié)構(gòu)件上，第一、第二結(jié)構(gòu)件通過軸承完成鉸接。左右側(cè)軸承支座、備用軸承支座、軸承座及備用軸承座均設(shè)置有安裝孔，且各安裝孔為同心設(shè)計(jì)。左側(cè)軸承支座包括左側(cè)軸承支座底座和安裝在左側(cè)軸承支座底座上的方便拆卸的支撐套，左側(cè)軸承支座底座設(shè)置有用于安裝支撐套的圓孔，圓孔直徑大于軸承端蓋的外徑，保證軸承端蓋能從圓孔取出；支撐套通過螺栓固定在左側(cè)軸承支座底座的圓孔上，支撐套上設(shè)置有安裝孔，鉸點(diǎn)軸穿過支撐套上的安裝孔。

圖3 新型方便維修鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式

由于備用軸承支座和備用軸承座在工作狀態(tài)與鉸軸不連接，只作為維修時(shí)的連接鉸點(diǎn)，故備用軸承支座內(nèi)部不需安裝軸承。位于備用軸承支座上和位于備用軸承座上的安裝孔的直徑均與鉸點(diǎn)軸直徑一致，備用軸承支座置于右側(cè)軸承支座右側(cè)，備用軸承座置于軸承座右側(cè)，即右側(cè)軸承支座和備用軸承支座之間。

鉸點(diǎn)軸的左側(cè)有伸出左側(cè)軸承支座的延長段，延長段的長度與右側(cè)軸承支座和備用軸承支座之間的距離相當(dāng)。延長段的長度應(yīng)滿足鉸點(diǎn)軸穿過備用軸承座安裝孔與備用軸承支座安裝孔時(shí)，鉸點(diǎn)軸末端開始或還未與支撐套脫離。

當(dāng)軸承鉸點(diǎn)正常工作時(shí)，鉸點(diǎn)軸的延長段位于軸承鉸點(diǎn)的左側(cè)位置，軸承座通過軸承將力傳遞到鉸點(diǎn)軸上，鉸點(diǎn)軸左側(cè)與支撐套配合，支撐套外徑與圓孔配合；鉸點(diǎn)軸的右側(cè)與右側(cè)軸承支座安裝孔配合；軸端卡板將鉸點(diǎn)軸徑向固定住。此時(shí)，左側(cè)軸承支座和右側(cè)軸承支座為軸承座的支撐。

如圖4所示，當(dāng)軸承鉸點(diǎn)需要維修，軸承需要更換時(shí)，將軸端卡板拆除，用千斤頂將鉸點(diǎn)軸往備用軸承支座方向頂入，鉸點(diǎn)軸完全穿過備用軸承座和備用軸承支座即停止頂入。此時(shí)，軸承座不受力，備用軸承座開始受力，右側(cè)軸承支座和備用軸承支座為備用軸承座的支撐。將支撐套拆除，軸承端蓋從左側(cè)軸承支座底座的圓孔中取出，進(jìn)行軸承的更換。

圖4 新型方便維修鉸點(diǎn)維修時(shí)狀態(tài)圖

基于門座起重機(jī)新型方便維修鉸點(diǎn)。軸承鉸點(diǎn)維修時(shí)的拆裝工序步驟如下：

1）將用于鉸點(diǎn)軸軸向定位的軸端卡板拆除；

2）使用千斤頂將鉸點(diǎn)軸往備用軸承支座側(cè)頂入，當(dāng)鉸點(diǎn)軸完全穿過備用軸承座和備用軸承支座即停止頂入；

3）將支撐套和軸承端蓋拆除，更換軸承；

4）安裝支撐套和軸承端蓋，用千斤頂從鉸點(diǎn)內(nèi)側(cè)將鉸點(diǎn)軸頂出到原來的位置，安裝軸端卡板。

4 主要零部件分析

本項(xiàng)目研發(fā)的門座起重機(jī)方便維修的鉸點(diǎn)具有設(shè)計(jì)成本低、維修簡(jiǎn)單、維修成本低、安全性高等特點(diǎn)，其主要的零部件修改為：

1）如圖5所示，與常規(guī)鉸點(diǎn)軸支座的形式（見圖6）相比，鉸點(diǎn)軸支座一側(cè)安裝孔要做大，圓孔直徑大于軸承端蓋的外徑，保證軸承端蓋能夠從圓孔取出。

圖5 一側(cè)鉸點(diǎn)軸安裝座形式

圖6 另一側(cè)鉸點(diǎn)軸安裝座形式

2）如圖7所示，在安裝孔較大的一側(cè)需要安裝鉸點(diǎn)軸的支撐套，支撐套通過螺栓固定在左側(cè)軸承支座底座的圓孔上，支撐套上設(shè)置有安裝孔，鉸點(diǎn)軸穿過支撐套上的安裝孔。

圖7 新型方便維修鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式

3）在常規(guī)的鉸點(diǎn)側(cè)面增設(shè)一個(gè)鉸點(diǎn)軸的安裝支座，當(dāng)更換軸承時(shí)，既能用于固定鉸點(diǎn)，又能保證軸在新的位置與原位置均為同心。

5 新型鉸點(diǎn)經(jīng)濟(jì)型分析

門座起重機(jī)方便維修的鉸點(diǎn)單鉸點(diǎn)設(shè)計(jì)成本增加包括：鉸點(diǎn)軸支座增加1 000元，軸套500元，螺栓200元，側(cè)邊支座板1 000元。采用常規(guī)鉸點(diǎn)的門座起重機(jī)，當(dāng)鉸點(diǎn)軸承損壞時(shí)，臂架上鉸點(diǎn)維修時(shí)需要利用吊機(jī)起吊象鼻梁結(jié)構(gòu)，維修費(fèi)用十幾萬。維修臂架下餃點(diǎn)如需拆卸四連桿機(jī)構(gòu)，成本和工作量能達(dá)到數(shù)十萬，如果采用割除臂架鉸點(diǎn)軸承的方式，安裝質(zhì)量不能保證，軸承后期再次損壞的概率較大。

采用門座起重機(jī)方便維修的鉸點(diǎn)，多個(gè)鉸點(diǎn)總設(shè)計(jì)成本僅1萬余元，維修一次鉸點(diǎn)人工費(fèi)用約0.5萬元，維修成本大大降低，安全成本無法估計(jì)。

6 結(jié)論

隨著設(shè)備利用率的提高，人工勞動(dòng)力成本的不斷上升，重型設(shè)備的可靠性，維修的方便性，將會(huì)是衡量設(shè)備優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)[5]。對(duì)比現(xiàn)有的門座起重機(jī)常規(guī)的鉸點(diǎn)，本課題研發(fā)的鉸點(diǎn)形式，設(shè)計(jì)成本低，安全性高，維修成本低，維修周期短是門座起重機(jī)鉸點(diǎn)系統(tǒng)的升級(jí)產(chǎn)品。