某型大噸位氣動葫蘆常見故障維修

張有卿

(青島北海船舶重工有限責任公司，山東青島 266520)

隨著修船發展，塢期控制已經成為船廠生產安排的重點，特別是在直接影響塢期的軸槳舵系修理工程中，大噸位起重吊拉越來越多，如船舶推進器的質量可達百余噸。由于修船塢期短平快的特點，專用軸槳作業車和大噸位滑輪組滿足不了塢期要求，目前各船廠廣泛采用氣動起重機 (以下簡稱氣動葫蘆)進行吊裝作業，取得了不錯的效果。

目前船廠配備的大噸位氣動葫蘆以進口為主，本文以我廠配備的某型德國氣動葫蘆為例，介紹其結構原理及常見的故障解決。

1 結構原理

氣動葫蘆主要由動力部分、傳動部分和承重部分組成，附屬服務配件包括風管、風包、氣動3聯件等。

1.1 動力部分

1)該型氣動葫蘆采用帶制動功能的葉片式氣動馬達作為動力輸出，主要部件包括定子、轉子、葉片、彈簧膠圈。葉片式氣動馬達適用于需要帶負載頻繁啟動、無極調速、經常改變旋轉方向以及防爆安全的場合，特別是其適應負載的軟特性，即隨著負載增加，馬達的轉矩增加、轉速降低，馬達的工作壓力也會隨之增大。當超過馬達最大輸出轉矩時馬達自動停轉，并不會產生故障。

2)馬達制動部分。

(1)內部制動。如圖1所示，在定子內腔兩端面上設有摩擦面，一面為定子固定端面，另一面為活動摩擦面，在外部彈簧力作用下活動面擠壓轉子，兩側形成制動力，從而使馬達處于常制動狀態。工作時，馬達內腔氣壓克服彈簧力頂開活動面，轉子旋轉，當氣壓降低則馬達制動。主要用于15 t及以下較小噸位氣動葫蘆。

(2)外部制動。如圖2所示，形成制動的3個摩擦面從左至右依次為定子殼體制動面、固定在轉子軸上的剎車片和固定在定子上的彈簧剎車碟。工作時，氣壓通過控制氣路作用于汽缸活塞，當壓力足夠，汽缸活塞伸出一定長度，通過杠桿作用，壓縮彈簧剎車碟片厚度，使3個制動摩擦面脫離，剎車打開。當風壓減小，金屬彈簧剎車碟在自身彈簧力作用下恢復初始厚度，形成制動。這種制動形

圖1 氣動馬達內部制動原理圖

圖2 氣動馬達外部制動原理圖

式主要應用于25～100 t大噸位氣動葫蘆。

3)控制氣路原理。圖3為氣動馬達氣路原理圖，當拉動起升開關，手動換向閥K切換至左位，A路進氣，主氣路至馬達，控制氣路經過載保護回路打開剎車。過載保護回路的工作原理:拉動起升開關，壓縮空氣一路經換向閥K1到達梭閥、剎車汽缸，使剎車打開馬達工作，一路經節流至氣室C，延時升壓，K2保持斷開;隨負載變大，氣馬達軟特性的特點使A路工作壓力相應變大，氣室C壓力升高至克服K2預設彈簧力，則換向閥K2切換左位輸出信號，使K1斷開，馬達剎車，達到過載保護作用。當拉動下落開關，B路進氣，主氣路至馬達，控制氣路打開剎車汽缸，并確保K1、K2均恢復右位。

1.2 傳動部分

結構為帶過載保護功能的減速箱，包括消音器、行星減速齒輪組及過載保護3部分。

1)消音器。設在減速箱后端蓋，為高溫燒結金屬顆粒透氣板，壓力空氣經馬達做功后降噪排出。

圖3 氣動馬達氣路原理圖

2)行星減速箱。氣動馬達直接輸出的高轉速通過行星減速箱減速后輸出到鏈輪，帶動鏈條工作。由于減速箱為全封閉式，廠家定義為終生免維護，因此一般情況下盡量不要拆卸。

3)過載保護。所有的氣動葫蘆都設計有超載保護機構，主要有以下2種形式。

(1)機械摩擦盤式，由調整螺絲、壓蓋、蝶型彈簧和壓在行星齒輪組外側的摩擦盤組成。當摩擦盤的靜摩擦力足夠大時，行星齒輪組不動從而帶動鏈輪工作;當負載產生的力大于設定值時行星齒輪組轉動，馬達空轉而鏈輪不工作。過載保護的調節是通過調節蝶型彈簧的彈力來實現的。

(2)通過限定系統工作壓力的過載保護，如圖3，通過設定換向閥K2彈簧預緊力可以設定系統的過載保護壓力，當提升超過氣動葫蘆的預設重量時，工作壓力升高至設定值，系統過載保護啟動，只能進行下落動作。一般預設的過載保護重量是額定重量的1.25倍。

1.3 承重部分

主要由上下鉤頭、鏈輪、鏈條組成。

2 常見故障

2.1 故障初判

氣動葫蘆常見故障如表1所示。故障形式主要有單一動作 (缺少上升或下降)、完全不能工作以及工作無力 (表現為運轉緩慢)。當發生故障時可先進行初步判斷，拆掉氣動葫蘆消音器，拉動開關，檢查馬達是否轉動、轉動聲音是否發悶、剎車處是否發熱等來逐一排除故障可能發生的原因，并進行進一步排除。

表1 氣動馬達常見故障表

2.2 剎車片厚度計算

在氣動葫蘆發生故障中剎車故障最為多見，特別是采用外部制動形式的大噸位氣動葫蘆，各種原因造成制動面未完全分離，導致馬達帶剎車運轉，剎車片磨損嚴重，葫蘆起升無力。究其原因主要有以下3種。

1)汽缸活塞沒有完全頂開彈簧剎車碟。

2)彈簧剎車碟部分彈簧老化，造成厚度不一，發生偏磨現象。

3)剎車片過厚，即使彈簧剎車碟壓縮到底仍然互相貼合。實際維修中，原廠備件剎車片的厚度并不是100%合適，具體厚度需要實際計算確定。如圖4各部關聯尺寸圖所示，殼體剎車面到端蓋處高度h1，剎車片厚度δ1，彈性剎車碟厚度δ2，彈性剎車碟至端蓋處高度 h2，則 h1=δ1+δ2+h2，h1、h2為固定值，可由深度尺測量。須保證三者高度之和小于h1，必要時可以車削剎車片至合理厚度。

圖4 外部制動各部尺寸關聯圖

3 日常保養要點

3.1 氣動三聯件的使用

由于氣動葫蘆用氣量很大，且塢內環境惡劣，氣動葫蘆必須配備氣動三聯件使用，氣動三聯件有過濾、降壓和潤滑3項功能。

1)過濾部分可以濾除壓縮空氣中的顆粒物和水分。壓縮空氣中的大顆粒雜質會造成馬達葉片的加速磨損甚至卡死;另外在冬季北方船廠，當氣溫為零下時，壓縮空氣中水分含量過高會造成空氣管路、控制閥或馬達葉片凍結而無法工作。

2)調壓部分為帶壓力表減壓閥，通過減壓以確保氣源壓力平穩且與氣動葫蘆的額定工作壓力一致。過高的系統壓力可能會導致氣動葫蘆超負荷工作，而較低的壓力會造成加速剎車磨損。

3)良好的潤滑可以有效降低馬達磨損，潤滑部分應調整為20～30滴/min的吹入速度，用油可選用原廠潤滑油，也可選用透平油代替。長時間不使用的馬達再次使用前應在風管中分次注入200 ml左右的汽油，拆下消音器，空轉馬達以使內部的油污雜質吹出。

3.2 鏈條的保養

由于沿海空氣濕度鹽度大，易造成起重鏈條的生銹腐蝕，同時，大噸位氣動葫蘆承重時鏈條各鏈環之間、鏈環鏈輪之間發生摩擦損傷較大，因此必須保持鏈條始終處于良好的表面潤滑，潤滑油采用40#機械油即可，黏度太大易粘連沙塵。另外，在拆檢下鉤頭軸承或鏈輪過程中注意不要使鏈條扭轉鉸結，否則易加速鏈條與鏈輪的磨損。

3.3 試重

當對涉及氣動葫蘆的剎車、過載保護以及鏈條鏈輪的修理后必須進行110%額定負荷吊重試驗，以確保氣動葫蘆滿足使用要求和安全性。

4 結束語

拆卸下彈簧剎車碟，利用外力壓縮至最小厚度δmin，如果 δ1+δmin+h2≥h1，則說明即使汽缸活塞完全壓縮彈性碟仍然無法使各摩擦面脫離，因此必

氣動葫蘆作為起重吊拉設備，工作中的安全性尤為重要，盡管其結構形式并不復雜，但是修船塢內打砂噴漆作業環境惡劣，一旦出現故障輕則影響工程進度，重則出現設備事故。因而必須要制定嚴格的氣動葫蘆管理制度，以確保設備正常使用。