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起重機(jī)起升卷筒竄動(dòng)分析與排査
發(fā)布日期：2016-03-04 來源：作者:宣長宇 上海振華重工集團(tuán)股份有限公司
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一、故障現(xiàn)象
1臺(tái)輪胎式集裝箱專用起重機(jī)，駕駛員在對(duì)其起升卷揚(yáng)機(jī)潤滑作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其起升卷筒軸向竄動(dòng)，竄動(dòng)量約為10 mm，吊具起升時(shí)，起升卷筒向減速器一側(cè)移動(dòng)；吊具下降時(shí)，起升卷筒向軸承座方向移動(dòng)。吊具升、降時(shí)，起升卷筒軸承和聯(lián)軸器均有強(qiáng)烈的振動(dòng)。隨著起升卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承座上部存在跳動(dòng)，且在起升與下降狀態(tài)，這種跳動(dòng)的方向正好相反。
二、結(jié)構(gòu)及原理
該集裝箱專用起重機(jī)的起升卷揚(yáng)機(jī)主要由軸承座1、軸承2、起升卷筒3、減速器4、外齒聯(lián)軸器5、內(nèi)齒聯(lián)軸器6和小車架7等組成，如（圖1起升卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)）所示。
左端軸承座1內(nèi)鑲有軸承2，起升卷筒3左端的支撐軸固定在軸承2的內(nèi)孔中。
減速器4的輸出軸通過單鍵與外齒聯(lián)軸器5連接，外齒聯(lián)軸器5通過花鍵與內(nèi)齒聯(lián)軸器6連接，內(nèi)齒聯(lián)軸器6通過螺栓固定在起升卷筒3右端。
外齒聯(lián)軸器5與內(nèi)齒聯(lián)軸器6的花鍵可軸向滑動(dòng)，如此構(gòu)成浮動(dòng)支撐，即外齒聯(lián)軸器5 和內(nèi)齒聯(lián)軸器6允許有15mm的軸向滑動(dòng)量。軸承2的型號(hào)為22224E型雙列調(diào)心滾子軸承， 其具有一定的角向偏差, 游隙為220～340μm。軸承座1和減速器4固定在可以移動(dòng)的小車架7上，構(gòu)成起升卷揚(yáng)機(jī)兩端的支撐。
起升卷筒3上共有8個(gè)鋼絲繩固定點(diǎn)，共纏繞有4根鋼絲繩, 每1根鋼絲繩的兩端，各由2個(gè)固定點(diǎn)固定。這4根鋼絲繩通過滑輪與集裝箱吊具4個(gè)角的滑輪連接，當(dāng)起升卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可將集裝箱吊起或下放。起升卷筒3表面加工有螺旋式繩槽，起升卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼絲繩沿繩槽收放，防止亂繩。左、右旋繩槽對(duì)稱布置，以使鋼絲繩對(duì)起升卷筒的軸向力保持平衡。
三、故障排査
打幵軸承座端蓋，發(fā)現(xiàn)軸承潤滑油脂較黑，并有一些較細(xì)金屬屑。更換軸承后，發(fā)現(xiàn)起升卷筒的軸向移動(dòng)仍然存在，故此判斷起升卷筒軸向移動(dòng)不是由于軸承磨損造成。
由起升卷筒結(jié)構(gòu)可知，外齒聯(lián)軸器通過壓板固定在減速器輸出軸上，不會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)， 而內(nèi)齒聯(lián)軸器卻可以在外齒聯(lián)軸器上軸向移動(dòng)。分析認(rèn)為，起升卷筒軸向移動(dòng)的原因可能是起升卷筒上固定的外齒聯(lián)軸器受到了軸向推力。鋼絲繩采用左、右旋繩對(duì)稱布置，在正常情況下鋼絲繩對(duì)起升卷筒的軸向力保持平衡，不會(huì)產(chǎn)生軸向力。如果起升卷揚(yáng)機(jī)的外齒聯(lián)軸器與內(nèi)齒聯(lián)軸器中心存在一個(gè)角度偏差時(shí)，就會(huì)在起升和下降時(shí)產(chǎn)生軸向力。
1、內(nèi)齒聯(lián)軸器； 2、外齒聯(lián)軸器； FQ1—內(nèi)齒聯(lián)軸器所受起升力；
FZ1—起升時(shí)軸向力； FJ1—起升時(shí)徑向力； FQ2—內(nèi)齒聯(lián)軸器所受下降力；
FZ2—下降時(shí)軸向力；FJ2—下降時(shí)徑向力；α—內(nèi)外齒聯(lián)軸器的角度偏差
圖2內(nèi)、外齒聯(lián)軸器受力分析所示為內(nèi)、外齒聯(lián)軸器存在角度偏差時(shí)的受力分析。根據(jù)力的分解原理可以看出，由于起升卷筒起升和下降時(shí)，內(nèi)齒聯(lián)軸器的受力方向相反，產(chǎn)生的軸向分力方向相反。因此， 起升卷筒向兩個(gè)方向軸向移動(dòng)。
進(jìn)一步分析認(rèn)為，起升卷筒角度產(chǎn)生偏差的原因可能是軸承座中心高度與內(nèi)、外齒聯(lián)軸器中心高度不同。用高度尺測(cè)量減速器輸出軸中心至小車架的距離為327mm，測(cè)量軸承座中心至小車架底平面的距離為321mm。由此看出，軸承座中心比減速器輸出軸中心低6mm。
原來軸承座底部已墊加1塊厚10mm的鋼墊板，再在軸承座底部增加6mm鋼墊板以彌補(bǔ)高度差后，進(jìn)行吊載升、降試驗(yàn)，起升卷筒仍存在軸向移動(dòng)。又將增墊的鋼墊板分別更換成4mm和10mm厚的鋼墊板進(jìn)行吊載升、降試驗(yàn)，軸向移動(dòng)現(xiàn)象仍未得到改善。
將增墊的鋼墊板撤出，重新用水平尺測(cè)量起升卷筒的水平度，發(fā)現(xiàn)減速器側(cè)小車架平面比軸承座側(cè)低10mm，由此說明減速器側(cè)的小車架平面存在沉降變形。
將原來的墊板抽出，用水平尺調(diào)整好起升卷筒的水平度，將軸承座固定，進(jìn)行吊載升、降試驗(yàn)，軸向移動(dòng)現(xiàn)象基本消失。用百分表檢測(cè)起升卷筒軸向跳動(dòng)僅為0.13mm，遠(yuǎn)低于出廠允許的0.40mm偏差。
