80噸龍門吊走行機構軸承故障分析與解決措施

王雄

摘 要：分析了門式起重機走行機構軸承頻繁損壞的原因——起重機偏載、走行軌道的軌距、標高偏差超過允許范圍，提出了幾種解決措施并進行了比較分析，最終采用更換軸承類型的方法解決了問題。

關鍵詞：門式起重機；走行機構；軸承；故障分析；解決措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.070

0 前言

門式起重機是建設高速鐵路預制梁不可缺少的設備，主要用于預制梁場內模板、鋼筋籠或其他重物的起吊、轉移等工作。走行機構承載整機與吊物的重量，通過電機與減速機驅動鋼輪在鋼軌上行走。走行機構軸承采用圓錐滾子軸承，設計工作時間為1000小時，而實際工作中，本門式起重機的軸承通常僅運行8至10周（448-560小時）就發生損壞，更換一次軸承至少需要停工4小時，嚴重降低了生產效率，產生了一定的經濟損失。

1 故障分析

1.1 起重機偏載

門式起重機跨度為40m，共16個鋼輪（每側行走機構設置8個鋼輪），整機重量為G（=110t），其中天車重量為G天車（=10t）。

由以上計算可知，跨端極限位置起吊工況與跨中位置起吊工況相比，鋼輪所承受的最大載荷差別較大，即偏載現象造成軸承上的載荷急劇增大。滾子軸承的壽命隨載荷增大而降低，因此，偏載是造成軸承頻繁損壞的原因之一。

1.2 走行軌道的軌距、標高偏差超過允許范圍

根據GB 50278-2010《起重設備安裝工程施工及驗收規范》[2]，同一截面內兩平行軌道標高的相對差，不應大于5mm；軌道沿長度方向上，在平面內的彎曲偏差，每2m檢測長度范圍內不應大于1mm，在立面內的彎曲，每2m檢測長度范圍內不應大于2mm；在起重機跨度大于10m時，軌距允許偏差按照下式計算，且最大值為±15mm。

上式中，為軌距偏差（mm），為起重機的跨度40m。

綜上所述，本起重機走行軌道的標高偏差不應大于5mm，軌距偏差不應大于10.5mm。

若實際走行軌道的軌距、標高偏差超過以上允許范圍，將分別導致鋼輪相對于軌道的水平偏斜與垂直偏斜。本起重機原采用的圓錐滾子軸承的允許偏斜角為2，即0.033°，若超過此允許值，圓錐滾子軸承便會發生破壞。

采用對角線測量法[3]，實測數據表明在每側大車基距10.73m長度范圍內，軌距偏差為4.3mm - 11.4mm，產生鋼輪（軸承）偏斜角0.023°- 0.061°，超出了圓錐滾子軸承的允許偏斜角，因此容易發生損壞。

2 解決措施

2.1 解決措施分析與采用

針對以上故障分析，解決走行機構軸承頻繁損壞的措施有三種：（1）更換更大型號的圓錐滾子軸承，以適應偏載產生的軸承承載增大，此種方法需要新制或改造鋼輪軸、鋼輪、傳動系統等相關部件；（2）校正鋼軌，使鋼軌軌距、標高偏差達到允許限值，但此鋼軌基礎已固定，校正難度和成本較高；（3）更改軸承類型，以適應軸承所受的較大徑向載荷與較大角度偏斜。

綜合考慮解決成本、解決效率、解決難易程度，決定將走行機構中圓錐滾子軸承更換為調心滾子軸承。

調心滾子軸承有兩列對稱型球面滾子，外圈有一條共用的球面滾道，內圈有兩條與軸承軸線傾斜一定角度的滾道，具有良好的調心性能，能補償同軸度誤差。在較低轉速下，可承受較大的徑向載荷，同時也能承受任雙向作用的軸向載荷，特別適用于重載或振動載荷下工作。當軸受力彎曲或安裝不同心時軸承仍可正常使用，調心性隨軸承尺寸系列不同而異，一般所允許的調心角度為1° - 2.5°，具有較好的抗沖擊能力。

調心滾子軸承的以上性能可較好適應起重機偏載與鋼軌軌道的軌距、標高偏差情況，且調心滾子軸承在國內外用途廣泛且技術成熟，所以決定把圓錐滾子軸承更換為調心滾子軸承。

2.2 調心滾子軸承的計算校核

（1）每個鋼輪中裝有兩個軸承，軸承徑向載荷：

（2）根據既有的軸承裝配尺寸，選擇調心滾子軸承的型號為22220CA/W33，設計使用壽命10000h，按照下式進行校核：

參考文獻：

[1]孫民，蹤雪梅等.輪胎式提梁機行走系統的結構分析[J].起重運輸機械，2010（12）：30-32.

[2]中國機械工業聯合會.起重設備安裝工程施工及驗收規范[S]. 北京： 中國計劃出版社，2010（12）.endprint