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港口门座式起重机故障研究

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港口门座起重机是影响港口生产作业效率的关键因素,一直以来其运行故障分析都是技术研究要点,需要采取有效措施来预防和消除故障,确保设备能够正常稳定运行,提高生产效率与作业安全性。结合门座起重机结构特点,对其运行状态进行检测分析,确定所存故障隐患,作为下一步故障预防与处理作业实施的重要依据。

1 港口门座起重机结构特征

港口门座起重机结构主要组成包括驱动装置、卷绕系统、传动装置、取物装置、辅助装置和制动装置,如果其中任何一个环节出现运行故障,势必会影响整个设备运行状态,导致港口生产作业无法有效进行[1]。其中,起升结构闭式传动系统,电动机与减速器间利用带制动轮弹性柱销联轴节或带制动轮的全齿联轴节进行有效连接。对于全齿联轴节连接的设备,结构设计复杂度较低,具有良好的分组性,但是所需卷筒轴线方向位置较大,并且因为卷轴轴承部件和联轴器的增加,导致整个机构自重增加。对于起重机的整体结构布置,主要根据工作特点、作业要求以及作业环境来确定。基于港口装卸作业环境,为保证生产作业有效进行,要求设置有吊钩、抓斗两用起升机构,而对于散货码头环境,要求起升机构设置有抓斗。同时,还应根据驱动装置形式,来对起升机构总体布置方案进行调整。

2 港口门座起重机结构运行状态分析

2.1 裂纹

起重机结构常见故障如变形、裂纹、锈蚀等,如果不及时采取措施处理,将会对整个设备运行状态产生重大不良影响,情况严重的甚至会出现安全问题。其中以最为多见的裂缝故障为例进行分析,主要是因为在生产作业时受各项条件限制,包括设计、材质、加工与安装等环节存在缺陷,设备所用材质成本均匀度差以及加工不合理,是造成裂纹扩展的疲劳源[2]。再加上起重机作业环境特殊,各项因素影响复杂,机械结构除了要承受工作荷载外,同时还受到水平惯性荷载、冲击荷载等作用影响,且经常会因为扭、压、弯矩等荷载,承受交变压力,出现疲劳损坏。在对港口门座起重机运行状态进行检测时,发现很多起重机长期处于不良工作环境,受雨水与酸气影响较大,存在不同程度的锈蚀问题,诱导结构出现裂纹。

2.2 变形

港口门座起重机结构常见变形主要包括扭曲变形、波浪变形、横向弯曲变形、纵向弯曲变形以及收缩变形集中形式。第一,扭曲变形。如果梁结构所承受扭矩超过最大限度后,便会造成梁结构扭曲变形。第二,波浪变形。结构受到撞击,或者焊接不合理时,便容易造成箱型结构板单元出现波浪变形问题。第三,横向弯曲变形。在结构所受横向弯矩过大时,容易造成结构出现横向弯曲变形问题。第四,纵向弯曲变形。在结构所受纵向弯矩过大时,便会造成结构出现纵向弯曲变形问题。第四,收缩变形。主要是因为结构焊接处理不当,造成结构构件出现收缩变形问题,并且按照收缩方向划分,包括纵向收缩变形与横向收缩变形两种。

2.3 锈蚀

第一,化学腐蚀。门座起重机金属结构表面在各种化学介质作用下会产生腐蚀,可以根据类型分为气体内腐蚀与在不导电溶液中腐蚀两种。气体腐蚀即将干燥气体与金属有效接触,通过反应后金属表面会生成化合物,如硫化物、氯化物、氧化物等。金属在不导电溶液中腐蚀,包括石油、乙醇等有机液体中腐蚀。第二,电化学腐蚀。即金属结构与周围电解质溶液有效接触,在电流作用下发生的腐蚀。按照表面形式可以分为空气腐蚀、导电介质腐蚀以及其他条件腐蚀等。其中,空气腐蚀即金属结构在潮湿空气环境中被腐蚀;导电介质腐蚀即金属结构被雨水淋湿后,或者与酸、碱、盐等溶液产生接触而发生腐蚀;其他条件腐蚀主要是指敷设的地下管道和构件等,长时间处于潮湿土壤环境中,受到多种腐蚀介质影响而出现的腐蚀问题[3]。

3 港口门座起重机故障处理措施

3.1 变幅联轴节柱销组件故障

此类故障在港口门座起重机运行中比较常见,表现为柱销松脱、弹性圈被打坏等。造成此类问题出现的主要原因是设备所用弹性圈和柱销尺寸不符以及强度较低,在安装时未调节电动机轴和减速箱输入轴同轴度在适宜范围,影响柱销受力均匀性。再加上起重机作业时变幅振动较大,尤其是在启动与制动阶段,弹性圈和柱销需要承受较大的冲击力,影响较大。另外,如果所选弹性圈和柱销质量较差,存在变形问题,不能达到设备运行要求。对于此类故障的处理,需要对柱销和弹性圈尺寸进行调整,保证所选构件尺寸合理。还要增大弹性圈孔和连轴节柱销锥孔,减少柱销与弹性圈的受力。联轴节安装时,要按照要求调节控制同轴度,及时更换变形的弹性圈孔,避免弹性圈间间隙过大。

3.2 固定螺栓失效

主要是行走减速箱底座固定螺栓,在起重机起动和制动阶段,受较大惯性作用力影响,传动部件需要承受较大荷载,超出构件可承受最大值后,造成减速箱底座固定螺栓被拉长甚至拉断。减速箱出现位移情况,促使联轴节柱销松脱,加速弹性圈的磨损。并且,门座起重机变幅、旋转作业时,整个机身结构会出现振动,导致减速箱出现位移问题,底座固定螺栓作用消失,影响设备运行效果[4]。因此需要根据门座起重机运行特点,选择质量良好的底座固定螺栓,按照要求进行安装,并定期进行检查,对出现损伤的及时更换,避免减速箱出现位移,以及一系列连锁问题的发生。

3.3 制动器运行故障

如果制动器出现故障,将不能刹住重物,容易出现安全问题。出现此类问题原因主要是杠杆系统活动关节被卡住,不能达到作业运行要求。或者是润滑油滴入制动轮制动面上,且制动带磨损严重等。为减少故障的出现,需要定期用润滑油对构件关节进行处理,保证关节可以随时保持良好运行状态。还可以用煤油清洗制动带和制动轮,定期更换制动带,尤其是出现损害的制动带。同时还要安排专业技术人员对电气部分和推杆机构进行检查维护,及时消除存在的故障隐患。另外,还要对弹簧进行有效调节,并更换线圈,对键槽做好全面清洗,避免出现活动关节被卡住的问题。对推动器机构进行有效调整,保证机构可以正常运行。

4 结束语

为满足港口生产作业要求,需要重视门座起重机运行状态的分析和管理,针对常见故障与表现形式,确定故障发生原因,并及时采取措施进行处理,消除故障避免影响进一步扩大,提高起重机运行安全性与可靠性。

参考文献

[1]张国梁.M10-30型港口门座起重机的故障分析及预防[D].大连海事大学,2012.

[2]刘关四.港口门座起重机FMEA分析及其应用研究[D].武汉工程大学,2015.

[3]唐方雄.港口门式起重机RCM分析及其应用研究[D].武汉工程大学,2015.

[4]丁东方.港口起重机电气故障可视化研究[D].武汉理工大学,2010.

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