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      門座式起重機回轉支承斷齒修復工藝

      丁炳乙

      (連云港港口控股集團徐圩有限公司,江蘇連云港 222042)

        摘 要:對港口門座式起重機回轉支承外齒斷裂原因進行分析,提出快速有效的修復方案,降低門機停機損失,延長回轉支承使用壽命,改進門機回轉支承的使用管理與維護,防范回轉支承斷齒故障再次發生。

        關鍵詞:港口;門座式起重機;回轉支承;斷齒修復

        1 回轉支承概述

        回轉支承又叫轉盤軸承,它有內外圈、保持架、滾動體、密封體等構成,分為無齒式、外齒式、內齒式的四點接觸球軸承、雙排角接觸球軸承、圓柱滾子、三排圓柱滾子軸承等多種型式,可以同時承受較大的軸向、徑向載荷和傾覆力矩,主要用于港口機械、鋼鐵、冶金、工程機械等重型行業。

        2007年以來,連云港港口建設加快步伐,特別是“一體兩翼”戰略實施,據統計,近10年連云港及其兩翼港區累計安裝門座式起重機約60多臺,以東源港務公司為例,4個10萬噸級泊位分別安裝了4臺40-37、2臺40-39和10臺40-43型門機,全部都使用了回轉支承。

        回轉支承主要用于起重機上部轉盤和下部圓筒體門架的聯接,通過傳動機構的驅動小齒輪與回轉支承外齒嚙合,承接和傳遞回轉機構全部載荷。

        2 回轉支承斷齒情況分析

        2.1回轉支承斷齒情況

        2012年11月3日5時,東源港務分公司門機一班某司機駕駛MQ40型門機在58#泊位“海州6”輪5艙進行紅土鎳礦卸船作業,門機起升過程中,抓斗臨近艙口時,忽然聽到回轉齒圈部位異響,遂停機檢查,發現在回轉支承平行于軌道方向海側45°位置處一外齒斷裂,見圖1。

        該門機2009年1月安裝調試,8月正式投入使用,作業時工屬具為輕型鎳礦抓斗,抓斗重15.6t、容積18m3,貨物比1.3t/m3,力矩裝置顯示實時負荷31t(含抓斗),船艙內無機械,艙口無刮擦、無變形。

        2.2回轉支承斷齒原因分析

        回轉支承斷齒的原因主要有兩種:疲勞強度斷裂、沖擊過載斷裂。

        疲勞斷裂主要是齒根受彎曲應力,引起初始疲勞裂紋,裂紋不斷擴展,最終導致齒輪折斷;沖擊過載斷裂主要是由于短時過載或嚴重沖擊,靜強度不夠而導致全齒折斷或局部折斷。

        據調查,回轉支承設計壽命為25000工作小時,全負荷運轉轉數15萬次,發生斷齒的回轉支承累計工作臺時11007小時,尚未到疲勞斷裂期,回轉支承外齒系突然斷裂,斷齒痕跡清晰,無明顯老舊痕跡,說明回轉支承受力異常,沖擊過載引起外齒斷裂。

        側隙大小是影響回轉支承載荷和兩側回轉驅動齒輪受力的重要因素。經檢測,回轉支承一側與小齒輪嚙合側隙為3mm,嚙合標準側隙為0.8mm-1.5mm,側隙偏大導致齒輪嚙合面積減少,局部應力過大,造成外齒斷裂。

        3 回轉支承斷齒的修復工藝

        2008-2012年,連云港及周邊港口門座式起重機回轉支承發生斷齒等故障約有5起,普遍采用的方法都是更換新的回轉支承。

        港口作為服務型單位,一切都是以船舶和生產裝卸為核心,東源公司58#泊位是連云港港10萬噸級重點通用泊位,長時間停機勢必對生產造成巨大影響。更換新回轉支承,采購周期要30天,維修成本高達82萬元,回轉支承就此報廢。經技術人員調研,公司決定對回轉支承斷齒進行修復,主要方法是局部補焊和鑲齒修復。

        一是殘齒修補。檢查、清理、清潔殘齒,用500℃高溫多層融焊方式局部修補、打磨,保持殘齒齒根足夠回火強度、外觀平整,進行齒輪根部探傷,確認齒輪根部及相鄰位置無裂紋,見圖2。

        二是新齒焊接。準備一個大小、模數相同的新齒,根部加工雙45°×10角,根據齒隙和齒高調整定位,雙邊坡口交互焊接,用異種鋼焊條進行分層堆焊,緩慢加溫,避免冷風。

        三是修補打磨。新齒堆焊結束加溫到300℃保溫2小時慢冷,對焊縫進行100%UT+RT探傷,確保焊縫質量,保證齒根強度,開展相鄰齒隙、節圓厚度、齒頂高測量,進行修補打磨。

        四是監護使用。取消回轉機構高速檔,降至額定負荷80%監護運行,連續運行8小時后,檢查修復齒輪及無異常,恢復正常使用。

        4 結束語

        (1)東源公司58#泊位3#門座式起重機回轉支承外齒斷齒修復僅用時2天,修復費用1.6萬元,直接節約維修費用80多萬元,極大的減少了門機停機時間,降低了設備故障給港口生產帶來的損失。

        (2)截止2016年8月底,修復后的回轉支承使用情況良好,回轉支承修復后累計使用16200h,裝卸貨物約470萬t,延長了回轉支承的使用壽命,創造了較好的經濟效益,并對回轉支承類似斷齒故障的處理提供了極大的借鑒。

        (3)回轉支承斷齒修復后,公司先后開展了港口門座式起重機回轉支承軟帶位置調整、密封圈及保持架材料優化、回轉支承潤滑點增設、回轉驅動齒輪定位圈調整、開式齒輪固體復合潤滑技術及規范操作等一系列課題研究,取得了非常顯著的成果。

      來源:《科技創新與應用》2017年第1期


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