懸臂式堆料機大型回轉交叉軸承快捷更換方案

金一帆

山東港口日照港股份有限公司第二港務分公司，山東 日照 276826

作為大型機械設備，堆料機包括行進機構、轉向機構、懸臂機構和皮帶輸送機構。其中，回轉交叉軸承是轉向機構中非常重要的部分，一旦出現問題，后果非常嚴重，而且更換時間較長。轉向機構位于機器的下部，傳統的更換方法需要重新拆卸主梁、懸臂和上部的其他部分，需要大量的人力和時間。經過多次嘗試，文章提出一種快捷的回轉交叉軸承更換方案，只需將整個零件向上頂升，無須拆卸，即可實現回轉交叉軸承的快速更換。

1 懸臂式堆料機大型回轉交叉軸承的主要結構及受力分析

在懸臂式堆料機中，大型回轉交叉軸承的主要結構包括內部上圈、內部下圈和外圈。其中，軸承外圈的位置與懸臂式堆取料機相連，內圈的位置與斗懸臂式堆料機的回轉平臺相連。軸承通常設計為菱形滾道，以提高軸承承受軸向力和橫向力。理論上，軸承力是均勻的，但是在實際工作中，可以看到大型軸承的受力是不均勻的。造成這種情況的主要原因如下：第一，在懸臂式堆料機的轉動過程中，靠近懸臂中心線的軸承力顯著增加；第二，懸臂角度的變化導致回轉軸承的側傾力矩發生變化，從而導致受力不均勻；第三，不正確的操作以及機器操作期間的維護和保養不當導致回轉軸承在某種程度上受到了損壞；第四，大型軸承的橡膠密封件出現老化，密封性能不足，導致灰塵進入大型軸承的內部，在一定程度上損害了其性能。

針對上述問題，在施工時，應確保回轉機構的重心完全處于回轉軸承的內圈，以使回轉框架上部的側傾力矩最小或為0。懸臂式堆料機一般通過伸縮油缸膨脹和收縮完成俯仰操作。油缸是整個機器俯仰的推動器，俯仰時若平衡堆垛取料機的中心出現偏差，則將直接影響堆料機的安全使用性能。因此，吊機可以作用在懸臂框架的鏟斗輪體上，增加作用力直到俯仰油缸中的桿腔壓力為，從而使回轉機構的中心在回轉軸承內，使旋轉框架頂部的側翻力矩最小。施工前，需要檢查施工期間的天氣狀況，如果出現大雪、大雨，或風力超過4級的情況，應停止施工。

2 傳統懸臂式堆料機軸承更換方法

使用傳統方法更換懸臂式堆料機的回轉交叉軸承時，必須卸下堆垛機的所有上部機構。此外，回轉軸承和粗加工機構鋪設的電線和電纜超過100條，在卸下回轉軸承和完成新備件的安裝之前，必須將其除去。回轉交叉軸承完成更換后，需要逐步恢復先前卸下的設備，重新放置電纜，再執行完整的機器連接調試。在實際的運行和實施中，由于備件的質量非常大且對工作環境的要求高，完成更換要使用100t輪胎起重機，并累計工作15d。傳統懸臂式堆料機軸承更換方法的成本較高，建設周期長、安全風險高，需要制訂嚴格的解除計劃和控制措施。

3 懸臂式堆料機軸承更換改進方法

3.1 大型回轉交叉軸承以上部分頂起方案

（1）重心穩定。頂升之前，清空機體內所有積聚的物料，卸載懸臂上的所有負載，并將懸臂降低到樁上，使樁能夠支撐懸臂的所有重量，從而使整個懸臂的中心重力穩定。在提升過程中，保證懸臂不會晃動。

（2）定位。為了確保在升降過程中固定平臺和樞軸平臺的樞軸中心不會過度偏離，上下座環上的所有78個M36330mm螺栓要能平穩工作，并插入到位。定位銷和導向套的匹配尺寸均為Φ110mm。定位銷和導向套筒分別焊接在鋼板上，安裝時應同心。在舉升和降落過程中，將2個水平儀放置在旋轉平臺的頂部，觀察旋轉平臺是否保持水平。

（3）安全措施。在回轉平臺下，使用4個千斤頂和4個固定銷作為支撐力，以抬起并固定回轉軸承的上部。為了確保上部平衡，使用450t汽車起重機和200t汽車起重機分別懸掛在回轉支承的主梁頂部和懸臂的根部，以保持穩定。同時，應注意千斤頂、起重機提升的高度，確保起重機的提升高度不大于千斤頂的提升高度，以確保支撐力與拉力之間的相互平衡。此外，還應確保旋轉平臺與千斤頂支架不會分開，使整個機器頂部保持穩定，防止四角千斤頂由于不均勻的力而使樞軸的重心移動。

3.2 回轉交叉軸承更換過程

（1）確定懸臂式堆料機位置。使用接地帶將懸臂旋轉90°，放下懸臂，將其放在預制的鋼框架上，稍微松開配重鋼絲繩，使重心的一部分和轉臺的幾何中心更靠近，從而減小頂升過程中的不平衡力。工作平臺和懸臂式堆料機回轉交叉軸承應整體斷電，安裝卡車軌道塞，松開粗加工缸的進出口油管接頭，使懸臂自由，并卸下旋轉交叉器和軸承殼罩。同時，用直徑為24mm的鋼絲繩將車門橫梁固定到地面基礎上，以確保整個框架的穩定性。

（2）安裝自升式平臺。千斤頂升降平臺是通過將長1m、寬0.8m、厚32mm的鋼板和30H型鋼焊接到懸臂式堆料機的4個行走支腳上制成。同時，采用長0.5m、寬0.5m、厚32mm的鋼板加固回轉平臺，舉升平臺時，需要4個高度尺寸偏差為1mm的螺旋千斤頂。

（3）封固整個懸臂式堆料機。維修前，使用H300型鋼制成長、寬、高分別為6.5m、4m、6.5m的箍筋，在確定堆料機位置后，將箍筋放在傳送帶走廊的適當位置，然后將箍筋和槽鋼固定在堆料機的軌道上。槽鋼的一端用螺栓固定在導軌壓板上，另一端則焊接在箍筋上。將堆取料器臂牢固地安裝在箍筋上，然后使用一對傾斜的鐵桿閉合堆取料器臂和箍筋之間的接觸面，并使用4根鋼絲繩作為風繩，將堆料機從最高點連接到地面上的固定點，最后使用5t的手動導鏈葫蘆拉緊風繩，以提高其剛度和可靠性，從而提高起重后堆料機轉子的整體穩定性。將堆料機操作機構的4組輪子臨時固定在履帶板上，保證其無法移動。

（4）卸下舊的回轉交叉軸承。依次松開回轉軸承外圈的固定螺栓、內圈軸承和回轉機構的固定螺栓，并對螺栓上的污垢噴灑疏松劑。6個分布均勻的螺栓留在內圈固定螺栓上不拆。4個100t螺旋千斤頂用于提起和卸下門座4個角上的回轉平臺和回轉軸承，并拆卸更換懸臂式堆料機的回轉軸承。在頂升過程中，需要統一指揮，使4個螺旋式千斤頂具有相同的頂升高度。頂升時，螺旋千斤頂應一圈一圈地抬起，4個螺旋千斤頂的高度差必須控制在2mm以下，抬起200mm時停止，將鋼管放在回轉軸承下面，拆下內圈的6個固定螺栓，讓大軸承落在鋼管上，通過倒鏈向外拉。導螺桿和支架固定在旋轉平臺和門座的4個角上，以防止傾翻。抬起千斤頂時，可以根據導螺桿螺母的抬起量隨時進行調整，起到擰緊和支撐的作用。提起千斤頂前，需要對其進行標記，舉升過程中，需要測量舉升高度，使每個千斤頂的舉升高度一致，在提升過程中隨時調節千斤頂的提升進度。在需要拉出軸承的位置，制作1個支架以支撐軸承并平行退出。可以在帶有滾輪的支架上放置管子，將其作為滾杠，最后用起重機抬起軸承環。

（5）安裝新回轉交叉軸承。通過輪式起重機將新回轉交叉軸承提升到預制滑軌上，并通過3t手動鏈葫蘆將其拉到回轉平臺下方的原始位置。用特殊的夾具固定新回轉支承的4個角，用4套5t千斤頂頂起新回轉交叉軸承，然后安裝并擰緊內圈上的48個M30mm×230mm連接螺栓，將52個M36mm×330mm的連接螺栓插入螺栓孔，卸下滑塊、定位軸和定位套筒，同時放下4套100t螺絲千斤頂，并擰緊52個M36mm×330mm的連接螺栓，調整小齒輪并安裝回轉交叉軸承護罩。

（6）運行連接測試。恢復粗加工缸的入口和出口油管接頭，卸下連接到接地基座的鋼絲繩，卸下推車軌道塞，恢復其他輔助結構，給整個懸臂式堆料機通電，并進行連接測試。

4 結束語

懸臂式堆料機是一種大型機械設備，其回轉交叉軸承較大，并且難以移動和檢修，一旦未及時更換，將對懸臂式堆料機的整體性能產生重大影響。研究表明，將頂升法應用于懸臂式堆料機的大型回轉支承的維修和更換具有一定的可行性，同時整個更換過程的經濟成本較低、操作時間短。