門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承軸承的故障分析

摘 要：起重機(jī)作為生產(chǎn)建設(shè)活動開展的重要組成部分，對提高工作效率具有重要意義，尤其是門座式起重機(jī)在港口碼頭作業(yè)中的應(yīng)用，與其他機(jī)械設(shè)備相比，其應(yīng)用最為廣泛，在工作性與機(jī)械結(jié)構(gòu)上均具有較大的優(yōu)勢。其中，支承軸承為門座式起重機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，決定著設(shè)備運行安全性與穩(wěn)定性，為減少其對作業(yè)效率的影響，必須要做好故障原因的分析，并采取措施進(jìn)行優(yōu)化，文章就此方面進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：門座式起重機(jī)；回轉(zhuǎn)支承軸承；故障分析

互轉(zhuǎn)支撐軸承為門座式起重機(jī)關(guān)鍵構(gòu)件之一，其運行安全性決定著起重機(jī)作業(yè)效率，需要加強(qiáng)對其的重視。目前港口門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)大多為轉(zhuǎn)柱式與轉(zhuǎn)盤式兩種，其中轉(zhuǎn)盤式穩(wěn)定性更高，并且從機(jī)械結(jié)構(gòu)角度分析，其制作更為簡單。但是也經(jīng)常會因為維護(hù)不當(dāng)，以及外界環(huán)境因素影響而導(dǎo)致其出現(xiàn)故障，降低作業(yè)安全性與穩(wěn)定性，需要采取措施進(jìn)行管理優(yōu)化。

1 門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承軸承運行原理

回轉(zhuǎn)支撐軸承是門座式起重機(jī)重要構(gòu)件，并且在實際應(yīng)用中種類比較多，對于規(guī)格種類不同其所對應(yīng)的安裝方式也具有一定差異。并且即便是同一規(guī)格尺寸軸承，在選擇、安裝上均需要做好機(jī)械承載力、軸向尺寸等因素的分析，確保安裝后能夠滿足實際生產(chǎn)需求。以滾動體類型與排列方式為依據(jù)進(jìn)行劃分，主要包括單排交叉滾柱式、雙排球式、單排四點接觸球式以及三排滾柱式等，起重機(jī)在作業(yè)時需要承受較大荷載，并且工作級別比較高，對回轉(zhuǎn)支承有著嚴(yán)格要求，港口作業(yè)中以三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承最為常見[1]。對港口典型門座式起重機(jī)進(jìn)行分析，三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈固定在轉(zhuǎn)臺底部位置，外圈則固定在圓筒門架上部，其軸向與徑向尺寸比較大，不同滾動體傳遞荷載不同。同時，利用線接觸方式可以實現(xiàn)滾動體與滾圈的傳力，所需承載性能較高，其具有良好的沖擊與動荷載抵抗能力，保證可以滿足起重機(jī)正常作業(yè)需求。

2 門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承軸承常見故障分析

2.1 設(shè)計不當(dāng)故障

門座式起重機(jī)在日常作業(yè)中，經(jīng)常會因為維護(hù)不到位，或者是違規(guī)操作而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)運行故障，尤其是回轉(zhuǎn)支承軸承，其需要承受較大荷載，一旦出現(xiàn)故障，勢必會對正常作業(yè)的進(jìn)行產(chǎn)生不良影響。從構(gòu)件制造、設(shè)計、安裝等方面進(jìn)行分析，主要是因為回轉(zhuǎn)支承安裝結(jié)果誤差大，再加上制作粗糙，在后期設(shè)備運行過程中造成滾道局部變形。并且，連接結(jié)構(gòu)剛度比較低，決定了回轉(zhuǎn)支承為整個起重機(jī)結(jié)構(gòu)剛度的薄弱位置，如果上下連接支承剛度較小，很容易出現(xiàn)變形問題，受到非正常應(yīng)力影響，甚至還會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂與周期性彈性變形問題。另外，安裝時間隙控制不當(dāng)，或者是滾珠安裝過密，構(gòu)件運行時就會受到軸向力影響相互擠壓，在局部運行阻力不斷增大的同時，滾珠間摩擦系數(shù)也會不斷加大，造成回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)磨損加重[2]。

2.2 后期維護(hù)不當(dāng)

主要是因為操作行為不規(guī)范，以及后期維護(hù)不到位，使得早期存在的隱患實質(zhì)化，造成回轉(zhuǎn)支承故障。如回轉(zhuǎn)支承連接螺栓崩裂或者連接結(jié)構(gòu)開裂縫，在運行早期階段很難被有效檢出，經(jīng)常會以隱藏故障的形式存在，隨著運行時間的延長，故障程度不斷加重最終造成整體支承結(jié)構(gòu)變形斷裂。另外，回轉(zhuǎn)支承運動磨合不佳，構(gòu)件間摩擦過大，加劇了支承構(gòu)件負(fù)荷，長時間超負(fù)荷運行，使得構(gòu)件過度磨損而出現(xiàn)故障。

2.3 疲勞剝落損傷

疲勞故障是造成回轉(zhuǎn)支承失靈的主要原因，即滾道與滾動體在負(fù)載狀態(tài)下相對運動。同時受交變荷載因素影響，造成回轉(zhuǎn)支承表面下固定深度產(chǎn)生裂紋，然后逐漸擴(kuò)散到構(gòu)件表面，最終在構(gòu)件表面大片剝落而形成凹坑。一旦回轉(zhuǎn)支承出現(xiàn)疲勞剝落問題，會加劇支承間加沖擊力，導(dǎo)致機(jī)械構(gòu)件運行振動加劇，并伴有噪聲，降低了設(shè)備運行安全性與穩(wěn)定性。

3 門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承軸承維修策略分析

3.1模糊數(shù)學(xué)法決策

門座式起重機(jī)各部件重要程度的判斷，具有模糊性特點，并且需要衡量的因素眾多，不同因素間存在一定聯(lián)系，即各因素權(quán)重不同，基于此便可以選擇用模糊數(shù)學(xué)法來判斷構(gòu)件維修方式的決策。

3.1.1 選擇評價指標(biāo)體系

對門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承軸承構(gòu)件維修技術(shù)進(jìn)行決策時，需要從可靠性、可監(jiān)測性、維修性以及經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行分析，并對每個性能項目進(jìn)行劃分，確定為多個評價項目。如故障后替代程度、生產(chǎn)中重要性、設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定性、維修難易程度、備件供應(yīng)情況、維修時間長短、監(jiān)測設(shè)備費用、監(jiān)測技術(shù)要求、維修費用、機(jī)械設(shè)備服務(wù)時間、機(jī)械設(shè)備使用情況等。一般門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承構(gòu)件評價，有用兩級因素集合，即第一級性能項目集合與第二級評價項目集合，其中性能項目為U，U={U1，U2，U3，U4，U5}。

3.1.2 確定評語等級集合

以各評價項目內(nèi)容重要程度為依據(jù)，對所有評價內(nèi)容提供4個等級評語，評語集合為V，V={V1，V2，V3，V4}，分別表示很重要、較重要、一般、不重要。

3.1.3 確定指標(biāo)權(quán)重

引入[0，1]區(qū)間上模糊數(shù)，規(guī)定：越接近1的模糊數(shù)，項目內(nèi)容越重要，相反則越接近0模糊數(shù)，項目內(nèi)容越不重要。以Rij表示第i個性能項目的第j個評價內(nèi)容重要權(quán)重數(shù)。利用ai表示因素Ui（i=1，2，...，n）對該指標(biāo)相對其他各因素的重要因素程度，其中0<=ai<1，且∑ai=1[3]。利用aij表示因素Uij（i確定，j決定于各性能項目）相對其他各因素的重要程度，其中0<=aij<1，且∑aij=1。

3.1.4 模糊綜合評判

（1）評價矩陣。由專家小組對評價指標(biāo)體系與評價集合進(jìn)行打分，統(tǒng)計處理后確定每個因素Uij對各個評價等級Vi的符合程度rij，則可以得到因素Ui單因素評價箱梁Ri={ri1，...rij...，rim}。最后組合n個單因素模糊評價向量，得到多因素模糊評價向量B。

（2）模糊算子。選擇用“實數(shù)乘法”與“取大”法計算，最常用模糊算子有取小取大型與加權(quán)平均型。其中，取小取大算法只考慮最小數(shù)與最大數(shù)，未對兩者間其他數(shù)值進(jìn)行分析，所得數(shù)據(jù)利用率較低。加權(quán)計算可以保證所有數(shù)據(jù)均參與運算，任何數(shù)值的改變均會對計算結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要選擇適合要求整體指標(biāo)的場合。

3.1.5 確定評價結(jié)果

選擇不同方法分析最終結(jié)果不同，如加權(quán)平均法，選擇以bj為權(quán)數(shù)，對每個評價因素Vj進(jìn)行加權(quán)平均值作為評測意見結(jié)果。評價指標(biāo)歸一化后公式為：

3.2 維修技術(shù)決策結(jié)果

目前門座式起重機(jī)維修技術(shù)以計劃性維修為核心，狀態(tài)維修與事后維修為輔。為提高維修效果，需要合理確定監(jiān)測測點數(shù)量，并選擇成熟監(jiān)測技術(shù)，同時還需要加深對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析利用。

4 結(jié)束語

回轉(zhuǎn)支撐軸承為門座式起重機(jī)重要構(gòu)件，為確保其正常運行，需要對常見故障進(jìn)行分析，確定不同故障發(fā)生原因，并結(jié)合實際情況來對維修技術(shù)進(jìn)行研究，選擇最為合適的技術(shù)措施進(jìn)行優(yōu)化管理，爭取不斷提高設(shè)備運行穩(wěn)定性與可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]高雨.港口大型門座起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承故障機(jī)理分析[J].中國水運，2015，9：66-67.

[2]王新華，梁峻，李光海.門座起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承聲發(fā)射信號特征分析[J].起重運輸機(jī)械，2014，10：57-62.

[3]吳邵強(qiáng).港口起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承的疲勞研究[D].武漢理工大學(xué)，2013.

作者簡介：王兆光（1986-），男，河北唐山人，學(xué)歷：本科，工作單位：曹妃甸港集團(tuán)股份有限公司，研究方向：機(jī)電工程。