卸船機回轉支撐軸承更換的若干問題

胡 銳

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東惠來 515223）

1 概況

靖海發電有限公司燃料碼頭采用3臺KRUPP連續式卸船機進行卸煤作業，該卸船機整機總重量1335 t，由大車、俯仰起落、臂架回轉、卸料頭回轉及提升等機構組成。其俯仰角度為+38°～-17°，臂架回轉支撐軸承位置如圖1所示。

圖1 卸船機

該連續式卸船機的臂架俯仰功能由一個俯仰液壓缸伸縮實現。懸臂前后的5個關節軸承用于調整俯仰帶來的平行四邊形結構變化，整個臂架以上的所有重量由一個直徑為5700 mm的回轉支撐軸承承受。2017年，1號機回轉支撐軸承在運行中出現較大異響，經判斷為軸承滑道磨損導致輥子卡阻，嚴重影響設備安全運行。立即制定更換方案，但更換的難點就是此種機型頂升重心計算困難，稍有不慎，在頂升更或換過程中出現設備傾覆，極有可能出現機毀人亡事故。

2 回轉支撐軸承頂升重心計算

（1）問題1。卸船機回轉機構上部重量不清楚。

（2）問題2。回轉支撐重心不清楚。

（3）問題3。俯仰角度不同，臂架前后受力情況是變化的，什么角度整機平衡性更好。

針對上述3個問題進行力學分析，卸船機上部結構無論俯仰角度如何變化之所以能夠處于平衡狀態最重要有2個原因：①取料頭和尾部配重的結構重心在垂直方向上力矩相等。②回轉支撐上部結構重心應始終在回轉軸承內部，離圓心較近的位置。通過查閱安裝圖，判斷應該在俯仰液壓缸的正下方。

可以認為取料頭、俯仰液壓缸、尾部配重組成一個桿秤，液壓缸是支撐點，當俯仰角度變化時，通過俯仰液壓缸的受力狀況來平衡取料頭和配重的力矩差，達到結構的受力平衡。此推論成立，那么缸體受力越小，平衡性越好。為了達到目的，必須在取料頭懸掛配重。俯仰液壓缸的受力情況可以通過桿側和活塞側的壓強差來監測，懸掛配重的質量則通過力學計算得到。

壓力公式：F桿=P桿×S桿，F活塞=P活塞×S活塞，根據現場的頂升條件，俯仰角度必須為20°（這個位置由棧橋高度和回轉頂升點共同決定），掛配重前液壓缸活塞側的傳感器讀數為11.1 MPa，桿側傳感器讀數為2.1 MPa。液壓桿直徑360 mm，活塞直徑700 mm，俯仰角度20.2°，計算結果見表1。

表1 計算結果

通過2次懸掛配重，當取料頭配重達到36 t時，計算出桿側和活塞側受力基本相同，此時結構穩定性較好。此時卸船機回轉機構上部重量可以通過在A～D等4個頂升點架設稱重傳感器測量數據，如圖2所示。

4個頂升點均顯示有重量，取料頭端重量占整個回轉上部重量的39.7%，尾部配重占60.3%滿足當初設定的A+B＞20%＞C+D＞80%要求。

結論：當卸船機俯仰角度為20.2°時，把取料頭鏟腳背向設備側和大車軌道保持直線，并加裝36 t配重，在風速＜10 m/s前提下，可以進行卸船機回轉支撐軸承更換作業。

3 更換回轉軸承工作主要步驟

3.1 更換軸承準備工作

（1）懸臂擺放位置。懸臂旋轉至燃料部側（取料頭鏟腳背向設備側和大車軌道保持直線）懸臂上翹20°。基本保持尾部配重塊支架平衡。在取料斗部懸掛36 t左右配重。當懸臂上升到允許高度時以頂升位置為中心，取料斗位子位于廊道上部邊緣部分。在小旋轉關節軸承部位連接軸側成八字形拉2根M30的防風鋼絲，和地面纜樁相連，配備10 t葫蘆（正式頂升時不得拉緊）。完成以上準備工作后，把尾部懸臂調整油缸上下進出油閥鎖死。在更換工作完成前不得打開。注：此處大臂回轉位子，以回轉軸承原頂升點中心相互重疊為標準進行。如干涉的緩沖器和限位可先行拆除。頂升位子嚴禁錯位。

（2）大車位置。大車進入錨定位置。拉好防風拉鎖。

（3）施工區域。在陸側大車軌道和回轉部分下方，用警示帶進行圍封，并懸掛施工區域無關人員禁止進入標志。

圖2 重量測量

3.2 設備解列

（1）確定回轉軸承位置：確認回轉部分頂升位置后，辦理工作票，切斷所有相關電源，做好安措。保留維修電源和照明電源。

（2）設備清理，施工人員對外部旋轉驅動機構，潤滑機構，以及旋轉內部，清理油污，煤塵等。

（3）回轉限位拆除，旋轉防撞緩沖器和停止極限限位和支架拆除。

（4）根據端子排清單進行電纜解列。

（5）根據保護清單屏蔽相應的保護信號。

（6）潤滑系統解列。

（7）4臺回轉驅動機構解列。

（8）中心柱落煤管解列。軸承托架安裝：軸承托架安裝，在固定回轉軸承底部位子用14#槽鋼焊接一個H形托架。在中心位置二側1.8 m處焊接4 m長的托架2根。2個托架支架連梁長度為3.8 m，連接梁和軸承底部邊距離2.6 m。在托架和連接梁的中間位子各增加1根斜撐。

（9）千斤頂布置、保護架安裝：擺放液壓千金頂，在設備原頂升位置擺放4個600 t千斤頂，千斤頂頭部擺放一個稱重傳感器和一個175 mm×175 mm×150 mm墊塊。準備部分U形墊塊。當千斤頂上升時在千斤頂活塞周圍加裝U形墊塊防止千斤頂泄壓。

3.3 軸承拆卸、安裝

以上工作全部驗收合格后開始軸承拆除工作，拆裝需連續施工，直至軸承安裝完成。

（1）把回轉軸承上部內側部分連接螺栓拆除。

（2）回轉軸承上部連接螺栓（旋轉內部）全部松開3牙左右。

（3）頂升開始4個千斤頂同時上升，到上部結構升高2 mm，檢查4個千斤頂受力情況。這時靠近配重側2個千斤頂的稱重應該達到上部重量的60%～80%。取料斗側重量顯示總重量為40%～20%。

（4）停止頂升檢查軸承和上部連接間隙是否均衡。檢查一切正常后頂升停止，千斤頂進入保壓狀態下。

（5）開始拆卸全部連接螺栓，頂升開始在回轉軸承上部間隙達到40 mm左右停止頂升，繼續檢查頂升位置和各千斤頂受力情況。無異常后對千斤頂增加U形保護墊塊。

（6）再次確認各千斤頂收受力情況，如果重量顯示出現明顯變化則需要調整千斤頂。

（7）新舊軸承更換，頂升到位后在滑道前端懸掛2個5 t葫蘆，同時向外拉出，舊軸承直徑的40%擱置在滑道上時檢查軸承托架是否牢固。達到60%再檢查一次。同時吊機停放到位，懸掛3根鋼絲繩，成品子型對軸承進行吊裝。在吊裝時需要系防風拉繩。舊軸承擺放地面用2部叉車協同工作，運送到用戶指定位置。舊軸承位子進行清理和清洗干凈，不得有飛邊、氧化皮、銹蝕、砂礫切削等。注：舊軸承安裝位置做好標示，確認新軸承安裝軟帶位置。

（8）在把新軸承移到吊裝位置，進行綁扎開始吊裝。在新軸承擺放到托架時要在接觸部位墊5 mm鋼板，表面打磨光滑涂抹潤滑油。不允許直接敲擊軸承。新軸承到位后以底部螺栓孔為基準進行安裝。軸承外圈淬火軟帶處由廠家人員指定安裝位置。用塞尺檢測回轉支撐軸承平面與支承法蘭平面的接觸情況，將回轉軸承和底板門架固定。

（9）接通液壓千斤頂電源，緩慢上升5 mm，配重側先行上升，在取料斗側在上升相同高度即可取出保險U形墊塊。緩慢下降到上部機構和回轉軸承連接處用螺栓進行固定。（螺栓扭緊力應根據廠家設計要求來確定）螺栓分低、中、高三次預緊，并按180°方向對稱擰緊順序有步驟進行，確保最后一遍螺栓有相同的預緊力。

3.4 設備恢復

（1）按拆卸順序逆向恢復設備。

（2）對管路恢復前應仔細檢查每一根油管路，內部不得有灰塵和煤渣以及其他雜物造成管路堵塞，每一個接頭不得有漏油和剩油現象。利用原設備自動潤滑系統對回轉軸承進行充油，充油時長不得少于24 h。

（3）利用吊車把各工裝件清理到地面，托架拆卸時需要吊車保險，防止倒落碰傷人員和設備。拆除托架后馬上恢復圍欄。防止人員和工器具掉落。防側移裝置拆除。在焊接部位應打磨光滑，進行油漆防腐。

3.5 送電現場調試

各項檢查完成送電，旋轉緩慢移動，取料斗轉向廊道外側，懸臂緩慢下降。拆除配重裝置。回轉前應向回轉軸承內部補充合適的潤滑脂，注脂時邊填充邊緩慢運轉，使潤滑脂在轉盤軸承內部均勻分布，直至潤滑脂從密封唇部位均勻滋出為止。