轮胎式龙门起重机起升卷筒直齿式联轴节改造及应用

许升元

轮胎式龙门起重机（rubber-tyred gantry crane，RTG）是集装箱码头堆场的主要装卸设备。RTG起升机构中的起升卷筒联轴节作为起升减速箱与起升卷筒的连接装置，是吊具上升和下降时传递转矩、承受载荷的重要部件。起升卷筒齿式联轴节技术开发较早。2000年以前生产的RTG起升卷筒联轴节普遍采用直齿式，连接部位固定。随着设备使用时间和作业箱量的增加，联轴节磨损加重且承载能力降低，加之日常维修检查难以直观确定联轴节磨损程度，从而容易形成摔箱隐患，难以保障作业人员及财产安全。随着港口设备制造技术的发展，2000年以后生产的RTG起升卷筒联轴节多为带磨损标尺的鼓齿式，连接部位可根据起升卷筒的工况而变化，从而减轻联轴节磨损，并且便于日常检修、拆卸和安装。鉴于此，有必要将直齿式联轴节改造为带磨损标尺的鼓齿式联轴节，以达到提高设备运行安全性和效率的目的。

1 RTG起升卷筒直齿式联轴节损坏原因

随着RTG运行时间的延长，起升卷筒联轴节发生疲劳磨损，由此产生的铁屑堆积在联轴节齿侧间隙和油路内，致使油路受阻，造成润滑脂无法作用在花键齿上，从而导致花键齿严重锈蚀。直齿式联轴节齿侧间隙较小且外齿花键轴及内齿法兰套的轴向长度较长，难以将润滑脂充分、均匀地挤入每对啮合花键齿侧间隙，从而无法在内齿及外齿表面形成保护油膜，久而久之就会导致部分内外齿表面锈蚀（见图1）。

受联轴节疲劳磨损影响，花键轴与内齿法兰套形成的存油腔密封结构失效，油质通过联轴节前端渗入滚筒内部;与此同时，滚筒旋转产生的离心力使油质飞溅在滚筒壁内表面（见图2）。由此可见，长期得不到有效润滑是导致花键齿锈蚀的主要原因。

在RTG吊箱作业过程中，随着长期反复空重载作用力的变化，花键齿表面会出现压溃变形和疲劳磨损，具体表现为：花键齿母材厚度变小或变形;疲劳磨损产生的铁屑堆积在齿侧间隙内（见图3）。

2 RTG起升卷筒直齿式联轴节改造内容及技术要求

2.1 主要施工内容

（1）拆除起升卷筒及起升减速机输出轴和输出级齿轮（包括起升钢丝绳、起升电机罩壳、减速器箱盖等相关部件）。

（2）更换起升卷筒侧壁、联轴器、减速机输出轴，吊装新改型的起升卷筒和减速机输出轴部件总成。

（3）更换齿轮油。

（4）调试运行起升机构。

2.2 技术标准要求

本项目设计、制造、安装、调试符合GB/T 3811―2008 《起重机设计规范》和GB/T 6067.5―2014《起重机械安全规程第5部分：橋式和门式起重机》以及其他相关国家标准、规范和技术要求。毂式滚筒联轴节采用宁波伟隆传动机械有限公司生产的DC系列起升卷筒鼓齿式联轴器。减速箱输出轴满足原有三星RTG起升机构装配图纸的所有设计要求。输出轴选用知名进口轴承品牌。

焊接技术要求如下：焊缝平滑，不得有气孔、夹渣等焊接缺陷，发现缺陷及时修补;采用断续焊时，焊缝长度及间隔应均匀一致;焊缝位置经打磨处理后须进行100%超声波在线检测和磁粉探伤检测，确保焊缝无缺陷。

RTG起升卷筒改造设计如图4所示。改造后，起升卷筒与减速箱之间采用鼓齿式联轴节，安全系数不小于2，并设有联轴节磨损标尺。改造完成的鼓齿式联轴节在上机装配前须进行静平衡试验，安装须按照宁波伟隆传动机械有限公司标准执行。

联轴节与减速器输出轴以及新改型输出轴与输出级齿轮间为过盈配合，应进行解体加热套装，具体安装要求如下。

（1）安装前，检查所有零件的配合表面，去除毛刺，清洗防锈油脂，擦净油污。

（2）首选冷装方式，经码头方允许后方可选择热装方式;如果需要加热，应采用缓慢均匀的油浴加热方式，并确保油温不超过130℃。

（3）保证起升卷筒端面与减速器之间角向跳动不超过0.50 mm，卷筒与减速器输出轴径向位移不超过0.30 mm，联轴节与卷筒连接及端盖紧固应采用强度性能等级为8.8级及以上的螺栓，扭紧力矩。

安装完毕后，对起升卷筒和减速箱输出轴实施同轴度检测，并以起升卷筒轴线为基准，对起升卷筒端面实施垂直度检测，同时进行100%载荷的静力载荷测试。测试结果显示：新改型的鼓齿式联轴节在RTG运行过程中未出现松动或损坏，且相关部件未发生开裂、永久变形或油漆脱落等问题。

3 结束语

RTG起升卷筒直齿式联轴节改造成带磨损标尺的鼓齿式联轴节后，应用效果显著：一方面，起升卷筒与起升减速箱连接部位可根据工况的变化而变化，从而有效减轻联轴节磨损;另一方面，鼓齿式联轴节结构便于维保人员实施检查、拆卸、安装等日常维保操作，有助于保障RTG作业安全。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2019-05-24）