MQ4037門座式起重機安全負荷取力裝置的分析與改進

趙玉東,路春光,張富明,張建寶,周翠玉（1.曹妃甸實業港務有限公司,河北　唐山　06300;　.華北理工大學機械工程學院,河北　唐山　063009）

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MQ4037門座式起重機安全負荷取力裝置的分析與改進

趙玉東1,2,路春光2,張富明2,張建寶2,周翠玉2
（1.曹妃甸實業港務有限公司,河北唐山063200;2.華北理工大學機械工程學院,河北唐山063009）

摘 要：MQ4037門座式起重機上岸卸船后，一直出現吊鉤工況稱重計量不準確，抓斗工況計量誤差大；鋼絲繩損耗快；滑輪軸承易損壞的問題。本文對原有裝置進行改造，有效的延長了鋼絲繩的使用壽命，限制了抓斗工況的超載問題，保證了設備的安全性。

關鍵詞：起重機；計量誤差；滑輪軸承；使用壽命

0　引言

MQ4037門座式起重機是港口碼頭裝卸貨物的常見大型設備，門座起重機是隨著港口事業的發展而發展起來的，門機大多沿碼頭面上的軌道行走，進行件雜貨裝卸船作業[1-2]。該設備運行狀態的好壞直接影響裝卸船的效率和起重安全性，甚至直接影響港口的經濟效益。

然而MQ4037門座式起重機在開始使用初期，經常會出現一些問題，如：不能對吊鉤工況進行準確稱重，以及起重機在抓斗時經常出現大幅度的計量誤差；在工作過程中鋼絲繩以及軸承的磨損加劇，導致使用壽命大幅度下降。本文通過對原負荷取力裝置的問題分析發現問題的所在之處，然后對復合取力裝置潤滑油路改造，并提出合理的改造方案，最后達到理想的預期效果[3]。

1　原門機超載取力裝置分析（圖1）

同一臺門機的支持繩作業量比開閉繩的作業量少了二分之一；門機在使用吊鉤吊裝件貨時，重量顯示器顯示準確，但在使用抓斗抓取散貨礦石和煤炭時，重量傳感器的顯示值卻與實際相差甚遠[4]。經過對報廢后更換的鋼絲繩進行檢查，以及對負荷取力滑輪組鋼絲繩折角進行測量，發現了導致該問題的原因。

原負荷取力滑輪組采用左側一根軸，上面分別安裝左側的支持鋼絲繩和開閉鋼絲繩，右側一根軸，上面分別安裝左側的支持鋼絲繩和開閉鋼絲繩，分別通過兩個傳感器進行測量的[5]。門機機器房內支持鋼絲繩卷筒的安裝位置比開閉鋼絲繩卷筒的安裝位置原靠后，致使支持鋼絲繩的折角遠大于開閉鋼絲繩的折角。

鋼絲繩的反復的S折彎是造成鋼絲繩磨損過快的主要因素，在設備的設計時應盡量避免或減小這種S彎，以延長鋼絲繩單繩作業量。

由圖3，圖4兩測算圖可見，支持鋼絲繩折角為23°，開閉繩折角為14°，支持繩折角比開閉繩折角大9°。這個9°的角度差，造成了支持鋼絲繩作業量比開閉繩作業量少了近一半。

起重量傳感器的計算起重總量的公式如下：

其中K由傳感器滑輪軸力臂決定。

（1）當使用吊鉤吊運卷鋼等件雜貨時：吊鉤的平衡結構，四根鋼絲繩的受力均相同， F支持左=F開閉左=F開閉右=F支持右。稱重傳感器顯示的總受力F為F支持或開閉×（Sin23°+ Sin14°）K，而（Sin23°+ Sin14°）K為固定的數值，所以，在吊鉤使用時，稱重傳感器的顯示值與貨物的實際重量成線性比例關系。

（2）當使用抓斗進行散貨抓取時，F支持左=F支持右≠F開閉左=F開閉右，左側傳感器受壓力為（F支持左×Sin23°+F開閉右×Sin14°）K，由以上公式不難開出，存在兩個變量決定稱重傳感器所受壓力，故，稱重傳感器的測量顯示值不與貨物的實際重量成比例關系。這個非線性關系，造成了稱重傳感器測量卷鋼等件雜貨的顯示值準確，而煤炭、礦石等散貨起重量誤差很大的奇怪現象。

2　稱重傳感器滑輪軸軸承損壞的分析

原稱重傳感器滑輪使用時，支持滑輪軸承室與開閉滑輪軸承室通過一個主油路以三通的類似形式分配到處[6]。受流體阻力的影響，潤滑脂只流向容易流動的某一滑輪軸承室，另一軸承室一直處于少潤滑狀態，造成這個滑輪軸承的提前損壞。

3　對原負荷取力裝置改造方案

針對以上問題，制定以下改造方案[7]：

（1）將支持繩與開閉繩不同軸，減小支持繩的折角，以延長支持鋼絲繩的使用壽命。

（2）稱重顯示值由兩套電路對4個單獨的傳感器分別計算求和。假設，改造后支持鋼絲繩與垂直方向的夾角為A，開閉鋼絲繩與垂直方向的夾角為B，那么，稱重傳感器顯示值

通過補償電路的調整，使K支持×SinA= K開閉×SinB，不難看出，每個傳感器所受壓力分別與相對應的每根鋼絲繩所受壓力值成同一比例關系，因此，使得無論是支持繩，或開閉繩，任何一根鋼絲繩受力改變，鋼絲繩的總受力和均比例改變。

（3）潤滑終端采用不同每個終端分別供油的方式潤滑，需要增加雙線分配器2個，能避免某兩個軸承室無潤滑脂的問題[8-9]。

改造后效果（圖7）：

（1）最終將支持鋼絲繩與垂線的夾角減小到16.25°，開閉鋼絲與垂線的夾角減少到12.84°。支持鋼絲繩作業量翻了一翻，鋼絲繩使用成本得到了很大的降低；

（2）煤炭、礦石等散貨抓取時的力矩限制值可靠準確，保證了設備的安全，去除了散貨抓取超載無法計量造成的安全隱患。

（3）潤滑點增加了一對2路分配器，原來四個滑輪，只有兩個滑輪潤滑好，兩個滑輪軸承因潤滑不足損壞的問題得到解決（圖8）。

4　結論

通過門座式起重機在曹妃甸港口的實際應用，發現了該設備存在吊鉤工況稱重計量不準，抓斗工況計量誤差大；鋼絲繩損耗快；滑輪軸承易損壞的問題。本文通過對原負荷取力裝置的問題分析，然后對復合取力裝置潤滑油路改造，并提出合理的改造方案，從而有效的解決了上述問題，提高了設備的使用壽命、作業精度和安全性，保證了港口設備的工作效率。

參考文獻：

[1]陳再興.ZPMC環保型鏈斗式連續卸船機的研究及應用[J].交通節能與環保,2012(02).

[2]陳再興,周筱川.大型散貨碼頭鏈斗式連續卸船機的應用[J].起重運輸機械,2011(S1).

[3]敖紅霞,駱達偉,高勇.智能集中潤滑系統在起重機上的應用明,浙江冶金,2006(02):43-45.

[4]劉永生,李波.鏈斗式連續卸船機發展概況及特點[J].重工與起重技術,2011(04).

[5]黃挺.車載集中潤滑系統應用總結及關鍵技術分析[J].液壓氣動與密封,2010(12).

[6]潘攀.基于PLC智能控制潤滑系統在港口裝卸設備上的應用[J].中國水運(下半月),2014(07).

[7]李郁,李智勇.L型鏈斗卸船機取料機頭過渡區段曲線形狀對料斗充填量的影響[J].港口裝卸,2003.

[8]徐激.機械設計手冊[M].北京:機械工業出版社,1991(09).

[9]歐風.合理潤滑技術手冊[M]. 北京:石油工業出版社1993(05).

[10]張力.干油噴射式潤滑在連軋管機組設備上的應用[J].科技創新與生產力,2011(09).

項目：唐山市科技計劃，唐山市電動汽車重點實驗室建設（12130201A-2）

作者簡介：趙玉東（1981-）,男，河北唐山人,碩士，工程師,研究方向：機電一體化技術。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.257