港口门机回转支承装置的故障分析及预防对策

摘 要：门座式起重机是港口较为常见的一种起重设备，多被应用于大型材料装卸和生产作业，回转支承装置作为其中重要的组成部件，对门机运行效率、安全性都有很大的影响。本文对回转支承装置日常运行中可能存在的问题进行了汇总和阐述，并针对这些问题提出了严格把控生产质量、加强安装调试等四条建议，以期为降低回转支承故障率略尽绵力。

关键词：港口门机;回转支承装置;型式选择

前言：回转支承装置能够承受较大的轴向、径向负荷及倾覆力矩，当两物体间需要作相对回转运动，且同时需要承担较大综合载荷时，回转支撑装置能够表现出较大优势。目前由于生产质量不达标、维护使用不规范、安装精度低等因素，回转支承装置故障率仍然处在一个较高的数值上，对港口门机的正常运转造成了较大阻碍。因此，有必要对港口门机回转支承装置的故障情况进行分析，并探索出合理的预防思路。

1港口门机回转支承装置的故障分析

1.1装置安装隐患

在对港口门式起重机回转支承装置进行安装时，一般需要将滚动体和滚动轴向间空开0.3～0.5mm的间隙，但在实际作业过程中，由于制作工艺不成熟、安装误差较大等原因，往往达不到这个标准，在此影响下，回转动载也就无法控制在合理范围内。当门机臂架进行收放作业时，回转支承装置就会在平衡点产生异动，对回转支承滚道造成损伤。此外，滚珠安装过密，构件在轴向力作用下相互挤压，也会加剧回转支撑装置的磨损情况。

1.2装置局部变形

回转支承装置在投产使用前需要经过生产和运输的步骤，生产材料、生产技术、生产流程等因素都会对装置质量产生制约和影响，装置在运输过程中，也有可能因为保护措施不到位而受到撞击和振动，这些都会导致装置局部变形。此外，安装技艺不达标，连接支承面凹凸不平，起重机行走轨道不平整也是装置变形的重要原因，如果不采取有效的预防措施，长时间下去很容易造成滚动体的破裂。

1.3联接刚度不足

回转支承装置在港口门机的构成中本身就属于刚度较薄弱的环节，如果港口装卸单位在装配环节选择了型号不合理的回转支承，将使得这一问题更加严重，回转支撑装置无法达到上下联接的刚度需求，会在非正常状态下产生应变能，从而出现周期性弹性变形甚至联接处开裂的严重问题，门机运转过程中产生的巨大载荷将对回转滚道产生冲击，不但降低门机运行效率，还会埋下安全隐患。

1.4疲劳剥落损伤

疲劳故障是回转支承装置故障的主要原因之一，这主要是负载状态下的滚道与滚动体相对运动造成的，并且，在交变载荷因素的影响下，回转支承装置还会由内里一定深度开始向外扩散产生裂纹，这种裂痕最终会使得构建表面出现大块剥落和凹坑。一旦疲劳剥落损伤出现，回转支承构件所受到的冲击力会更加剧烈，从而产生强烈的振动，这种情况一般会表现为持续噪声，严重影响门机稳定性。

1.5后期维护隐患

回转支承装置故障原因不仅包含生产、设计和安装所导致的先天不足，还包括后期使用、维护和保养不当的因素。其中最常见的故障主要有以下几种，一是螺栓部位的故障，包括螺栓松动、裂纹及断裂等。螺栓在回转支承装置中能够连接支承上下结构，螺栓过紧会加大回转支承压力，造成螺栓断裂，螺栓过松则会降低支承刚度。二是齿圈故障，主要包含齿断裂、齿面疲劳、齿面擦伤与划痕等。

2港口门机回转支承装置的故障原因及预防对策

2.1严格把控回转支承装置质量

回转支承装置先天质量情况是其使用寿命、运行效率的决定性因素，如果生产不达标，后期再多的补充工作也是无用功，因此，门机使用单位要严格把控回转支承装置的质量，合理选择装置型式。首先是轴承型式的确定，目前常见的回转轴承有单排交叉滚子、单排球、双排球以及三排圆柱滚子四种型式。在港口门式起重机中，回转支承精密度较高，且需要同时承受较大的径向、轴向荷载以及倾覆力矩的作用，因此单排圆柱滚子轴承比较适用。而在小型起重机中，双排异径球和交叉滚子回转支承装置都是不错的选择。装置运输过程中也要注意做好保护措施，避免运输不当造成滚道变形等问题。

其次是轴承型号选择，最大静载荷与疲劳寿命是设计回转支承装置的主要依据，使用单位应当依据实际回转角度内的总循环次数对装置寿命进行分析，科学计算回转支承载荷。此外，一般情况下生产厂家还会提供承载能力曲线图，图中一般包含用于校正审核的疲劳寿命曲线和用于早期选型的极限静载曲线，技术人员可以综合这一曲线图和荷载力计算结果科学选择轴承型号。第三是要严格控制回转支承装置制造标准，一方面要把控制造材料，回转支承主要有42CrMo和50Mn两种材料，设计人员要根据实际强度需求和经济情况进行选择。另一方面是要控制支承的热处理工艺，这一步包含支承整体热处理和齿面、滚道的热处理。装置整体热处理包括调质和正火处理，滚道则一般为淬火处理，齿面则包括调质、淬火、正火三种处理工艺，要根据实际情况来决定。

2.2加强回转支承装置安装调试

回转支承装置安装不当可能会加剧滚体、滚道、齿面等的磨损情况，降低整个装置的使用寿命，因此严格把控安装环节并进行调试是非常有必要的。首先在装置装配前一定要对零件表面的粗糙度和精度进行全面检测，避免装配应力对各构件产生的损伤。其次，安装过程中，安装平台应当由足够的刚度、粗糙度和平整度，以確保平台没有额外应力作用，其次回转支承基面与安装平台贴合面之间应当足够平整，如果安装中发现存在间隙，就要对平台进行再加工或进行垫片添加处理。第三，安装时要合理把控螺栓预紧力以及齿圈齿轮与传动齿轮之间的接触面积，尽可能避免安装载荷的产生。为了减少螺栓头和支承接触面的压力，工作人员也可以采用圆平垫片，严禁弹簧垫片的使用。四是要确保安装人员具有充足的专业知识储备和经验积累，从人员专业度层面确保安装质量。

同时相关单位也要根据现实工作情况，通过有效试验不断改进安装技术。例如，回转支承大齿轮的断齿故障一直普遍存在于我国各大港口中，给装卸工作的开展造成了极大阻碍。经过相关研究，在没有冲击不良和门机过载等因素影响的情况下，大小齿轮仍旧会产生不一致的位移，使得齿轮轴线出现0.48°的夹角，这种情况是大齿轮上部应力集中，从而产生断裂的主要原因[1]。针对这一情况，技术人员可以在小齿轮安装时，在啮合处齿轮上断面留出一定的预位移空间，此空间要保持在齿侧间隙范围内，从而提高安装和理性、降低断齿机率，降低港口经济损失。此外，对于安装调试中出现的异常现象，技术人员应当迅速反应并作出处理，例如在门机转动过程中出现“吱吱”的响声，就要明确这是否是由于安装接触面不平引起的。

2.3重视回转支承装置保养工作

回转支承装置的维护保养工作主要包含以下几个方面：一是螺栓连接情况检查，根据维护标准要求，回转支承运行超过4d就应当对螺栓进行预紧力检修，当工作周期达到20d后，还要进行预紧力重复检测。近年来“互联网+”的模式在各行各业都得到了普遍推广，港口门机故障检测也应当积极引进新技术，用自动化和智能化的手段提高检测效率，降低回转支承装置的故障率。例如结合了传感技术、计算机网络技术和采集技术的结构健康检测技术，就可以对回转支承装置构件的固定位置、松紧程度和实际运行承载情况等进行实时监测，有效提升检测效率[2]。

二是要做好回转支承装置的润滑工作，应从润滑油路通畅度、润滑周期、润滑脂等方面对润滑保养工作进行统筹规划。应根据具体环境和实际工作情况决定润滑油量，例如遇到回转支承装置出厂油量较少的情况，技术人员就应当依据轴承低速重载的工作环境给予润滑油添加。此外，不同型式的装置对于润滑保养的要求也是不同的，一般而言滚柱式回转轴承应当每隔2d进行一次润滑，而球式回转支承的润滑周期则应当控制在4d左右。三是要做好回转支承装置的清洁工作，回转支承装置并没有配备很好的防尘装置，因此杂质异物入侵也成为了导致滚子与滚道摩擦力增大的重要原因之一，齿面检查和清理周期应为10d，同时要注意，清理时要避免硬质异物接触齿轮啮合区，对齿轮造成损坏，切忌直接用水对回转支承进行冲洗。

2.4制定港口门机操作使用规范

港口门机操作使用不规范不仅会加大回转支承装置的磨损度，还会使门座式起重机整体运行出现故障和安全隐患，相关单位应当充分重视工作标准的重要性，从制度层面杜绝这些不良因素。一是要制定详细、嚴谨、科学的操作规范和流程，并配备以监督检查机制和问责机制，从制度层面减少门机超载或突然打反车等的违规操作，从而降低回转支承装置的磨损频率。操作规范应当分为准备、作业和应急规范三个部分，准备阶段中，技术人员应当检查门机制动器总开关是否处于断开状态、起重机车物件放置是否合规，回转支承装置螺栓是否有松动，润滑情况是否良好等。作业阶段中，技术人员要严格按照流程操作，设备使用完毕后要在指定位置完成复位操作，在归零操作手柄后切断电源。在紧急情况出现时，应当及时放下重物，将控制器归零并切断电源再进行检查。

二是可以通过常态化的培训向员工传达操作规范和标准操作技术，在培训中进行必要的理论知识普及，让员工在掌握原理的基础上自发地规范操作行为，探索保养技术，可以结合培训内容建立相应的考核机制，以此督促员工不断提升专业素养，减少门机操作误区。三是要在固定周期内对回转支承进行检验，既包括对正在使用产品的日检、月检和年检，也包括对新产品的型式试验，通过定期检验，及时发现故障隐患。对已经达到报废标准的回转支承装置，要及时进行报废处理和更换工作，保障生产工作的顺利开展。

结论：与普通的滚动轴承相比，起重机回转支撑装置具有尺寸大、运转速度低、所受载荷复杂等特点，是起重机正常运转必不可少的部件之一。港口相关单位和技术人员应当充分重视回转支承故障问题，从生产材料、工艺、选型等方面严格把控装置质量，加强装置安装调试，重视保养工作，并制定相应的操作规范，全面降低回转支承装置故障率。

参考文献：

[1]董熙晨，徐晓鑫，龙文星.大型门座起重机回转支承断齿故障分析及改善方案[J].起重运输机械，2019（17）：101-106.

[2]苏文胜，柳晨曦，薛志钢.改进的邻域相关法在回转支承故障诊断中的应用[J].起重运输机械，2019（08）：94-97.

作者简介：

倪华勇（1984.4-），男，籍贯：上海，助理工程师，研究方向：港机设备。

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）