岸邊集裝箱起重機牽引機構振動故障分析與排除

熊紹軍

摘 要：岸邊集裝箱起重機牽引機構在運作過程中經常因為各種故障而出現停車現象，有時會因為超出震動標準影響正常作業，嚴重影響到機器制動系統。亟需對岸邊集裝箱起重機牽引機構振動故障查找原因進行排除。本文在分析小車牽引機的故障現象和內部結構原理的基礎上，研究了岸邊集裝箱起重機牽引機構振動故障的排除方案，希望為集裝箱起重機牽引機構振動故障的解決提供參考。

關鍵詞：岸邊集裝箱;起重機;牽引機構;振動故障;排除

1 故障現象

1臺服役15年的岸邊集裝箱起重機在更換小車牽引機構的減速箱后，小車牽引機構運行時，該機構減速箱與牽引卷筒支座振動烈度>10 mm/s，超出振動標準ISO10816.3要求。用百分表測量牽引卷筒中心與減速箱輸出軸同軸度，如圖1所示，隨著牽引卷筒的轉動，百分表讀數同軸度在高度方向上偏差2 mm，顯示在百分表頭測量位置，減速箱輸出軸中心高于卷筒中心。在卷筒軸承座端加墊板抬高卷筒后運行牽引機構，百分表讀數顯示同軸度偏差仍然在2 mm左右，振動烈度仍然較高。

2 結構和原理

該橋式起重機的小車牽引機構如圖2所示，其主要由軸承座1、小車卷筒2、減速箱3、電機支座4、支撐橫梁5、減速箱支座6、卷筒底座7、電機B1、聯軸器B2等組成，小車牽引機構各部件連接和固定，見圖2所示，電機支座和減速箱支座焊接在卷筒底座上，并固定在支撐橫梁5上。

小車卷筒2纏繞牽引鋼絲繩，鋼絲繩繩頭固定在卷筒上，卷筒表面加工螺旋式繩槽。鋼絲繩左、右旋對稱布置，使鋼絲繩對卷筒的軸向力保持平衡。鋼絲繩另一端固定在軌道上運行的小車上并牽引小車運行。

該卷筒通過安裝在卷筒一側內部的直齒式聯軸器與減速箱3輸出軸連接并傳遞動力，該齒式聯軸器允許15 mm的軸向安裝間隙，并允許一定的角偏。卷筒另一側安裝在軸承支座1上。該小車牽引機構在安裝過程中，通過在電機和減速箱地腳、軸承支座底部下方放置一定厚度的調整墊片，以保證上述部件中心在同一高度，滿足機構精度要求。

3 故障排查

在用百分表檢查減速箱輸出軸與卷筒中心同軸度偏差后，判斷卷筒中心低于減速箱輸出軸中心，在卷筒軸承支座底部墊上相應厚度的調整墊片后，同軸度偏差不能消除。故松開減速箱的固定螺栓，去掉減速箱地腳下方的調整墊片，緊固螺栓后再次運行牽引機構，檢查同軸度偏差仍然不能消除。判斷是同軸度的偏差問題。

檢查上述部件的安裝支座和底座結構情況，發現長度近8 m的卷筒底座固定在支撐底座上，相對于一個較長的雙支點簡支梁，卷筒底座是否存在長期承載使用后的變形，為證實這樣的判斷，用行車和吊帶吊住減速箱側的卷筒，松開減速箱的固定螺栓，點動行車向上，低速轉動卷筒，百分表顯示同軸度徑向高度偏差由2 mm縮小至0.3 mm，由此說明減速箱輸出軸中心與卷筒中心的同軸度存在較大徑向高度偏差，初步判斷原因是該卷筒底座是焊接結構件，在15年的使用過程中，內部焊接殘余應力釋放，加上內外部作用力如卷筒和減速箱重力影響，造成卷筒底座結構件沉降變形。

沉降變形需要在沉降支點上增加墊片來彌補沉降量，盡量使減速箱中心和卷筒中心在同一直線上，吊帶放下減速箱側的卷筒，重新測量偏差值，開始時，百分表讀數值為零。以聯軸器軸面最高點為起始點0°，轉過270°后就可讀出α90°，α180°， α270°值，那么在垂直方向對中心線的偏差值是Δry=δ180°/2為1 mm，在水平方向Δrx=α90°-α270°為0.3 mm，也就是說減速箱左右腳螺栓都需要墊1 mm墊片，水平方向在偏差范圍內無需移動，增加墊片后再進行百分表測量，顯示高度偏差已經降到0.6 mm，偏差已經明顯好轉，但是還是超出偏差范圍，分析認為需要繼續增加墊片，經過計算還需要增加0.3 mm，考慮到卷筒齒式聯軸器經過15年的使用，外齒和內齒有一定的間隙，及螺栓緊固前后的變化值，推測減速箱右腳螺栓需要增加墊片0.6 mm，左腳螺栓與右腳螺栓距離650 mm，變形量相對小些，在左腳螺栓增加0.3 mm墊片，墊片增加后再進行百分表測量高度偏差降到0.2 mm，緊固螺栓后再次測量偏差0.25 mm，測量值在允許范圍內。在此也推斷分析整個下支座都有可能出現沉降。接下來對其他部位沉降進行排查。

按照岸邊集裝箱起重機安裝工藝，電機和卷筒軸承座是以減速箱為參照進行定位和排裝，減速箱地腳增加墊片后，高度隨之抬高，電機和卷筒軸承座的參照物就發生了改變，現在面臨的是以抬高后的減速箱為新的參照物對電機和卷筒軸承座進行重新同軸度測量和調整，增加或減少墊片來彌補沉降量。

首先對電機進行百分表測量和調整，與上述不同的是電機同軸度需要進行徑向偏差和角度偏差測量，如圖1所示，徑向偏差測量和上述測量方法一樣，百分表基座按放在聯軸器內半聯軸節的軸表面上，指針應接到另一半聯軸器的外圈外圓面上，得出Δry值為1.8 mm，Δrx為0.05 mm，在電機底座4個螺栓處增加0.9 mm墊片進行百分表測量，徑向高度偏差已經降到0.05 mm，在設計標準范圍內。進一步對角偏差進行測量，將指針接到另一半聯軸器的端部平面或制動盤表面上并將值調為零，轉動270°后，讀出在α90°、α180°、α270°從而得到Δb=b1-b0為0.2 mm，根據相似三角形原理，如圖3所示，建立相似三角形等比公式h/L=Δb/ΦD，得出需要增加墊片h為0.45 mm，增加墊片后再次百分表測量偏差為0.1 mm，在設計標準范圍內。如果偏差值還是比較高，可以不斷調電機地腳螺栓墊片厚度，直到滿足要求為止。

同樣原理對卷筒支座進行角度偏差測量，卷筒由減速箱低速軸支承并位于其中心。因此，卷筒和減速器之間只存在角度偏差和軸向偏差，不存在徑向偏差。首先測量點直徑ΦD，轉動270°后，讀出在α90°、α180°、α270°從而得到Δb，同樣根據相似三角形原理，得出需要增加墊片h為3 mm，在軸承座地腳螺栓增加墊片后百分表測量，再次調整卷筒軸承座上的墊片厚度，調整這些偏差直到滿足要求為止，最終在軸承支座增加4 mm墊片，百分表再次測量偏差為0.2 mm，符合設計標準。

減速箱、電機和卷筒軸承座全部同軸度排裝完成后，緊固所有螺栓，空載和額載全速運行振動感明顯降低，測量支座和減速箱振動值最大值是3.3 mm/s，滿足起重機廠家設計標準4.5 mm/s，由此分析出支座沉降是引起這次振動的主要原因。這臺起重機已經運行15年，各部位鋼結構應力逐漸釋放，相似的沉降或者開裂等現象在其他位置也會出現，機構地腳螺栓增加墊片消除沉降帶來的徑向偏差和角度偏差在一段時間內滿足設備的正常運行，但不能保證未來某個時間再次出現沉降，如果想一勞永逸解決沉降問題，需要對機構支座進行加固處理，增加鋼結構強度以滿足機構正常運行。

以上方法是通過百分表進行測量和調整，還可以通過微電腦控制的激光同心度測量設備，比起百分表它具有很大的優勢，有幾個特點：具有屏幕說明，操作簡便，可進行程序引導操作，操作起來非常簡單，只要記住三個按鈕就可以了。D;M;R。最小可測量轉角只有75°。可標明需調整設備的實際調整值，可以大大加快排裝速度，如圖4所示。

4 結束語

對于像聯軸器之類的轉動零部件，也要作周期性的同軸度檢查。聯軸器同心狀況對機構運轉和壽命有著重大影響。因此，必須定期檢查聯軸器的同軸度。在岸橋投入使用的第一年，檢查周期應較短，如每三個月一次。機構穩定以后，檢查周期可適當延長。這主要是對主起升、臂架俯仰和小車驅動機構的電動機聯軸器和卷筒聯軸器以及大車行走驅動機構的電動機聯軸器進行檢查。