港口門座起重機的故障研究

摘 要：起重機作為港口生產作業重要機械設備，主要負責貨物的裝卸，其運行效率在根本上決定了港口經濟效益，因此需要重點對起重機運行故障進行分析，明確各類問題發生原因，并提前采取措施做好預防管理。門座起重機在港口生產作業應用中比較常見，在對其運行故障進行分析時，需要基于故障表現形式，采取專業技術手段分析故障原因，制定有效的處理方案。文章結合實例對港口門座起重機故障分析與處理技術進行了簡要分析。

關鍵詞：港口門座起重機；故障分析；預防措施

港口門座起重機是影響港口生產作業效率的關鍵因素，一直以來其運行故障分析都是技術研究要點，需要采取有效措施來預防和消除故障，確保設備能夠正常穩定運行，提高生產效率與作業安全性。結合門座起重機結構特點，對其運行狀態進行檢測分析，確定所存故障隱患，作為下一步故障預防與處理作業實施的重要依據。

1 港口門座起重機結構特征

港口門座起重機結構主要組成包括驅動裝置、卷繞系統、傳動裝置、取物裝置、輔助裝置和制動裝置，如果其中任何一個環節出現運行故障，勢必會影響整個設備運行狀態，導致港口生產作業無法有效進行[1]。其中，起升結構閉式傳動系統，電動機與減速器間利用帶制動輪彈性柱銷聯軸節或帶制動輪的全齒聯軸節進行有效連接。對于全齒聯軸節連接的設備，結構設計復雜度較低，具有良好的分組性，但是所需卷筒軸線方向位置較大，并且因為卷軸軸承部件和聯軸器的增加，導致整個機構自重增加。對于起重機的整體結構布置，主要根據工作特點、作業要求以及作業環境來確定。基于港口裝卸作業環境，為保證生產作業有效進行，要求設置有吊鉤、抓斗兩用起升機構，而對于散貨碼頭環境，要求起升機構設置有抓斗。同時，還應根據驅動裝置形式，來對起升機構總體布置方案進行調整。

2 港口門座起重機結構運行狀態分析

2.1 裂紋

起重機結構常見故障如變形、裂紋、銹蝕等，如果不及時采取措施處理，將會對整個設備運行狀態產生重大不良影響，情況嚴重的甚至會出現安全問題。其中以最為多見的裂縫故障為例進行分析，主要是因為在生產作業時受各項條件限制，包括設計、材質、加工與安裝等環節存在缺陷，設備所用材質成本均勻度差以及加工不合理，是造成裂紋擴展的疲勞源[2]。再加上起重機作業環境特殊，各項因素影響復雜，機械結構除了要承受工作荷載外，同時還受到水平慣性荷載、沖擊荷載等作用影響，且經常會因為扭、壓、彎矩等荷載，承受交變壓力，出現疲勞損壞。在對港口門座起重機運行狀態進行檢測時，發現很多起重機長期處于不良工作環境，受雨水與酸氣影響較大，存在不同程度的銹蝕問題，誘導結構出現裂紋。

2.2 變形

港口門座起重機結構常見變形主要包括扭曲變形、波浪變形、橫向彎曲變形、縱向彎曲變形以及收縮變形集中形式。第一，扭曲變形。如果梁結構所承受扭矩超過最大限度后，便會造成梁結構扭曲變形。第二，波浪變形。結構受到撞擊，或者焊接不合理時，便容易造成箱型結構板單元出現波浪變形問題。第三，橫向彎曲變形。在結構所受橫向彎矩過大時，容易造成結構出現橫向彎曲變形問題。第四，縱向彎曲變形。在結構所受縱向彎矩過大時，便會造成結構出現縱向彎曲變形問題。第四，收縮變形。主要是因為結構焊接處理不當，造成結構構件出現收縮變形問題，并且按照收縮方向劃分，包括縱向收縮變形與橫向收縮變形兩種。

2.3 銹蝕

第一，化學腐蝕。門座起重機金屬結構表面在各種化學介質作用下會產生腐蝕，可以根據類型分為氣體內腐蝕與在不導電溶液中腐蝕兩種。氣體腐蝕即將干燥氣體與金屬有效接觸，通過反應后金屬表面會生成化合物，如硫化物、氯化物、氧化物等。金屬在不導電溶液中腐蝕，包括石油、乙醇等有機液體中腐蝕。第二，電化學腐蝕。即金屬結構與周圍電解質溶液有效接觸，在電流作用下發生的腐蝕。按照表面形式可以分為空氣腐蝕、導電介質腐蝕以及其他條件腐蝕等。其中，空氣腐蝕即金屬結構在潮濕空氣環境中被腐蝕；導電介質腐蝕即金屬結構被雨水淋濕后，或者與酸、堿、鹽等溶液產生接觸而發生腐蝕；其他條件腐蝕主要是指敷設的地下管道和構件等，長時間處于潮濕土壤環境中，受到多種腐蝕介質影響而出現的腐蝕問題[3]。

3 港口門座起重機故障處理措施

3.1 變幅聯軸節柱銷組件故障

此類故障在港口門座起重機運行中比較常見，表現為柱銷松脫、彈性圈被打壞等。造成此類問題出現的主要原因是設備所用彈性圈和柱銷尺寸不符以及強度較低，在安裝時未調節電動機軸和減速箱輸入軸同軸度在適宜范圍，影響柱銷受力均勻性。再加上起重機作業時變幅振動較大，尤其是在啟動與制動階段，彈性圈和柱銷需要承受較大的沖擊力，影響較大。另外，如果所選彈性圈和柱銷質量較差，存在變形問題，不能達到設備運行要求。對于此類故障的處理，需要對柱銷和彈性圈尺寸進行調整，保證所選構件尺寸合理。還要增大彈性圈孔和連軸節柱銷錐孔，減少柱銷與彈性圈的受力。聯軸節安裝時，要按照要求調節控制同軸度，及時更換變形的彈性圈孔，避免彈性圈間間隙過大。

3.2 固定螺栓失效

主要是行走減速箱底座固定螺栓，在起重機起動和制動階段，受較大慣性作用力影響，傳動部件需要承受較大荷載，超出構件可承受最大值后，造成減速箱底座固定螺栓被拉長甚至拉斷。減速箱出現位移情況，促使聯軸節柱銷松脫，加速彈性圈的磨損。并且，門座起重機變幅、旋轉作業時，整個機身結構會出現振動，導致減速箱出現位移問題，底座固定螺栓作用消失，影響設備運行效果[4]。因此需要根據門座起重機運行特點，選擇質量良好的底座固定螺栓，按照要求進行安裝，并定期進行檢查，對出現損傷的及時更換，避免減速箱出現位移，以及一系列連鎖問題的發生。

3.3 制動器運行故障

如果制動器出現故障，將不能剎住重物，容易出現安全問題。出現此類問題原因主要是杠桿系統活動關節被卡住，不能達到作業運行要求。或者是潤滑油滴入制動輪制動面上，且制動帶磨損嚴重等。為減少故障的出現，需要定期用潤滑油對構件關節進行處理，保證關節可以隨時保持良好運行狀態。還可以用煤油清洗制動帶和制動輪，定期更換制動帶，尤其是出現損害的制動帶。同時還要安排專業技術人員對電氣部分和推桿機構進行檢查維護，及時消除存在的故障隱患。另外，還要對彈簧進行有效調節，并更換線圈，對鍵槽做好全面清洗，避免出現活動關節被卡住的問題。對推動器機構進行有效調整，保證機構可以正常運行。

4 結束語

為滿足港口生產作業要求，需要重視門座起重機運行狀態的分析和管理，針對常見故障與表現形式，確定故障發生原因，并及時采取措施進行處理，消除故障避免影響進一步擴大，提高起重機運行安全性與可靠性。

參考文獻

[1]張國梁.M10-30型港口門座起重機的故障分析及預防[D].大連海事大學，2012.

[2]劉關四.港口門座起重機FMEA分析及其應用研究[D].武漢工程大學，2015.

[3]唐方雄.港口門式起重機RCM分析及其應用研究[D].武漢工程大學，2015.

[4]丁東方.港口起重機電氣故障可視化研究[D].武漢理工大學，2010.

作者簡介：徐向虎（1984-），男，河北秦皇島人，學歷：本科，研究方向：機電工程。