门座式起重机回转支承轴承的故障分析

摘 要：起重机作为生产建设活动开展的重要组成部分，对提高工作效率具有重要意义，尤其是门座式起重机在港口码头作业中的应用，与其他机械设备相比，其应用最为广泛，在工作性与机械结构上均具有较大的优势。其中，支承轴承为门座式起重机关键结构之一，决定着设备运行安全性与稳定性，为减少其对作业效率的影响，必须要做好故障原因的分析，并采取措施进行优化，文章就此方面进行了简要分析。

关键词：门座式起重机；回转支承轴承；故障分析

互转支撑轴承为门座式起重机关键构件之一，其运行安全性决定着起重机作业效率，需要加强对其的重视。目前港口门座式起重机回转支承结构大多为转柱式与转盘式两种，其中转盘式稳定性更高，并且从机械结构角度分析，其制作更为简单。但是也经常会因为维护不当，以及外界环境因素影响而导致其出现故障，降低作业安全性与稳定性，需要采取措施进行管理优化。

1 门座式起重机回转支承轴承运行原理

回转支撑轴承是门座式起重机重要构件，并且在实际应用中种类比较多，对于规格种类不同其所对应的安装方式也具有一定差异。并且即便是同一规格尺寸轴承，在选择、安装上均需要做好机械承载力、轴向尺寸等因素的分析，确保安装后能够满足实际生产需求。以滚动体类型与排列方式为依据进行划分，主要包括单排交叉滚柱式、双排球式、单排四点接触球式以及三排滚柱式等，起重机在作业时需要承受较大荷载，并且工作级别比较高，对回转支承有着严格要求，港口作业中以三排滚柱式回转支承最为常见[1]。对港口典型门座式起重机进行分析，三排滚柱式回转支承内圈固定在转台底部位置，外圈则固定在圆筒门架上部，其轴向与径向尺寸比较大，不同滚动体传递荷载不同。同时，利用线接触方式可以实现滚动体与滚圈的传力，所需承载性能较高，其具有良好的冲击与动荷载抵抗能力，保证可以满足起重机正常作业需求。

2 门座式起重机回转支承轴承常见故障分析

2.1 设计不当故障

门座式起重机在日常作业中，经常会因为维护不到位，或者是违规操作而导致机械设备出现运行故障，尤其是回转支承轴承，其需要承受较大荷载，一旦出现故障，势必会对正常作业的进行产生不良影响。从构件制造、设计、安装等方面进行分析，主要是因为回转支承安装结果误差大，再加上制作粗糙，在后期设备运行过程中造成滚道局部变形。并且，连接结构刚度比较低，决定了回转支承为整个起重机结构刚度的薄弱位置，如果上下连接支承刚度较小，很容易出现变形问题，受到非正常应力影响，甚至还会出现结构开裂与周期性弹性变形问题。另外，安装时间隙控制不当，或者是滚珠安装过密，构件运行时就会受到轴向力影响相互挤压，在局部运行阻力不断增大的同时，滚珠间摩擦系数也会不断加大，造成回转支承结构磨损加重[2]。

2.2 后期维护不当

主要是因为操作行为不规范，以及后期维护不到位，使得早期存在的隐患实质化，造成回转支承故障。如回转支承连接螺栓崩裂或者连接结构开裂缝，在运行早期阶段很难被有效检出，经常会以隐藏故障的形式存在，随着运行时间的延长，故障程度不断加重最终造成整体支承结构变形断裂。另外，回转支承运动磨合不佳，构件间摩擦过大，加剧了支承构件负荷，长时间超负荷运行，使得构件过度磨损而出现故障。

2.3 疲劳剥落损伤

疲劳故障是造成回转支承失灵的主要原因，即滚道与滚动体在负载状态下相对运动。同时受交变荷载因素影响，造成回转支承表面下固定深度产生裂纹，然后逐渐扩散到构件表面，最终在构件表面大片剥落而形成凹坑。一旦回转支承出现疲劳剥落问题，会加剧支承间加冲击力，导致机械构件运行振动加剧，并伴有噪声，降低了设备运行安全性与稳定性。

3 门座式起重机回转支承轴承维修策略分析

3.1模糊数学法决策

门座式起重机各部件重要程度的判断，具有模糊性特点，并且需要衡量的因素众多，不同因素间存在一定联系，即各因素权重不同，基于此便可以选择用模糊数学法来判断构件维修方式的决策。

3.1.1 选择评价指标体系

对门座式起重机回转支承轴承构件维修技术进行决策时，需要从可靠性、可监测性、维修性以及经济性等角度进行分析，并对每个性能项目进行划分，确定为多个评价项目。如故障后替代程度、生产中重要性、设备质量稳定性、维修难易程度、备件供应情况、维修时间长短、监测设备费用、监测技术要求、维修费用、机械设备服务时间、机械设备使用情况等。一般门座式起重机回转支承构件评价，有用两级因素集合，即第一级性能项目集合与第二级评价项目集合，其中性能项目为U，U={U1，U2，U3，U4，U5}。

3.1.2 确定评语等级集合

以各评价项目内容重要程度为依据，對所有评价内容提供4个等级评语，评语集合为V，V={V1，V2，V3，V4}，分别表示很重要、较重要、一般、不重要。

3.1.3 确定指标权重

引入[0，1]区间上模糊数，规定：越接近1的模糊数，项目内容越重要，相反则越接近0模糊数，项目内容越不重要。以Rij表示第i个性能项目的第j个评价内容重要权重数。利用ai表示因素Ui（i=1，2，...，n）对该指标相对其他各因素的重要因素程度，其中0<=ai<1，且∑ai=1[3]。利用aij表示因素Uij（i确定，j决定于各性能项目）相对其他各因素的重要程度，其中0<=aij<1，且∑aij=1。

3.1.4 模糊综合评判

（1）评价矩阵。由专家小组对评价指标体系与评价集合进行打分，统计处理后确定每个因素Uij对各个评价等级Vi的符合程度rij，则可以得到因素Ui单因素评价箱梁Ri={ri1，...rij...，rim}。最后组合n个单因素模糊评价向量，得到多因素模糊评价向量B。

（2）模糊算子。选择用“实数乘法”与“取大”法计算，最常用模糊算子有取小取大型与加权平均型。其中，取小取大算法只考虑最小数与最大数，未对两者间其他数值进行分析，所得数据利用率较低。加权计算可以保证所有数据均参与运算，任何数值的改变均会对计算结果产生影响，因此需要选择适合要求整体指标的场合。

3.1.5 确定评价结果

选择不同方法分析最终结果不同，如加权平均法，选择以bj为权数，对每个评价因素Vj进行加权平均值作为评测意见结果。评价指标归一化后公式为：

3.2 维修技术决策结果

目前门座式起重机维修技术以计划性维修为核心，状态维修与事后维修为辅。为提高维修效果，需要合理确定监测测点数量，并选择成熟监测技术，同时还需要加深对监测数据的分析利用。

4 结束语

回转支撑轴承为门座式起重机重要构件，为确保其正常运行，需要对常见故障进行分析，确定不同故障发生原因，并结合实际情况来对维修技术进行研究，选择最为合适的技术措施进行优化管理，争取不断提高设备运行稳定性与可靠性。

参考文献

[1]高雨.港口大型门座起重机回转支承故障机理分析[J].中国水运，2015，9：66-67.

[2]王新华，梁峻，李光海.门座起重机回转支承声发射信号特征分析[J].起重运输机械，2014，10：57-62.

[3]吴邵强.港口起重机回转支承的疲劳研究[D].武汉理工大学，2013.

作者简介：王兆光（1986-），男，河北唐山人，学历：本科，工作单位：曹妃甸港集团股份有限公司，研究方向：机电工程。