港口门座式起重机的改造研究

郑炯创

摘 要 门座式起重机作为港口装卸机械设备之一，已被广泛应用到我国各个港口码头的现场装卸作业中。但由于一些港口的门座式起重机大多由变频电机驱动，其调速范围小，在减速时小齿轮与回转大齿圈之间的齿缝隙有些大，调节困难，尤其是在启动或停车时，其速度切换不稳且发出异响，振动比较厉害;加上门机的行走柜内的风扇时常出现电能损耗的现象，这些大大增加了门座式起重机的维修程度，增加了企业的成本，同时也降低了门机的工作效率。在此情况下，本文对门座式起重机的回转机构和行走机构进行改造，以期能有效降低门机回转机构和行走机构故障发生率，进而提升门机的安全稳定性。

关键词 港口 门座式起重机 回转定位圈 行走风扇

中图分类号：TH213.6 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）07-0001-02

随着经济贸易的高速发展，我国港口的吞货量也一天比一天增长，门座式起重机作为港口散货装卸起重机械设备之一，其在港口的现场装卸作业中发挥着至关重要的作用。但由于当前港口门座式起重机年头已久，门机在使用过程中时不时会出现老化、松动及变形等現象，尤其是门机回转机构和行走机构会时常会发生一些小故障。在此情况下，为了保障作业的安全，提升港口装卸作业的效率，必须要对港口老旧的门机设备进行改造。下文主要从以下几个方面对门机改造进行分析，具体如下。

1 港口门座式起重机概述

1.1 门座式起重机的简介

门座式起重机主要是随着港口码头的发展而产生的，主要用于港口码头的装卸作业中，是港口装卸作业中不可或缺的设备，主要是靠两侧支腿支撑在地面轨道上，沿着轨道进行装卸作业。其主要包括起升、变幅、旋转与行走等四大机构，且均采用变频器控制调速，以此保障各个机构都能保持良好的调速性能，正常作业中，门机振动小，运动平稳，比较安全可靠。可一旦回转机构出现故障，门机便会发出异响和振动，从而影响到门机正常作业。

而门机的行走机构并非工作机构，主要是为了司机能控制门机沿着轨道行走移动，一般门机的行走机构只有在需要更换作业位置、避开船舶或是遇到大风时才会发挥其作用。而在正常使用中，经常会发生车轮啃噬轨道的情况，导致门机车轮磨损严重，从而影响车轮的使用寿命。

1.2 工作特点

门座式起重机在物料提升、短距离的运移动作业时，其动作是不断重复循环的，通过重复、短时间、周期性的完成货物的提升与运移动，且满载或空载工作过程都是循环的。为此，其动作具有间歇、重复、周期性的特点，且每个循环工作中，其所受到的荷载大小和方向也是不断变化的。

1.3 工作原理

1.3.1 回转机构工作原理

回转机构主要由电机、定位圈、减速器以及制动器所构成，并由两台变频器来驱动电机进行起、制动运行。为此，为了确保回转机构安全稳定运转，一般会设置制冷风机;为了使门机能够准确停车，该机构还设置了脚踏液压制动。其控制原理主要是将回转主令置零位，风速仪正常，回转无故障、回转手刹打开，不作行走运行，零位合上且自锁，主令置左旋挡，回转脚踏处于正常位置，左旋允许，主令置右旋档时，回转脚踏便处于正常位置，右旋允许。

1.3.2行走机构工作原理

行走机构主要是由电机与变频器共同切换启动或制动运行。当行走主令在零位时，各个工作机构都会停止运行，电缆、风速仪等正常，锚定和防爬会提起;当行走零位置在1时，门机不管是左行还是右行走，联动台手柄操作后，制动器会自行打开;当停止运行时，制动器便会延迟抱闸，电缆的电机也在停止运行后断开电源。为此，只要有行走运行信号，声光报警器才会开始报警，当停止运行之后，声光报警器也会延时断电[1]。

2 当前门座式起重机存在的问题

2.1 回转机构存在问题

在日常的作业中，门座式起重机回转机构经常会出现振动和异响，从而影响了门机作业效率。经过检查发现，门机回转机构之所以出现振动和异响，主要是因为回转定位圈及减速器出现故障。如：门机在工作时，其回转机构的减速器下箱体与定位圈之间会不断摩擦，而造成间隙过大，当门机回转机构在作业时，在定位圈内的减速器便会出现晃动，从而发出异响，久而久之，减速器与定位圈之间的缝隙会越来越大，导致定位圈开裂，这不仅降低回转机构的稳定性，同时也影响到门机的正常作业。其次，当定位圈开裂后，容易造成减速器中输出轴连接的小齿轮与大齿轮出现啃齿现象，进而造成减速器断轴，驱动齿轮的外齿发生断齿的严重磨损故障。

2.2 行走机构存在问题

在门机行走机构实际使用中发现，当把司机室中的起升、行走、机下行走等开关转到司机室行走或机下行走档位时，不需要再做行走操作，行走柜内的风扇就会自动转动起来。而行走柜内的风扇主要是为了防止变频器过热的一种保护手段。但在实际的使用过程中，有些司机经常会出现机下移动门机之后，没及时将开关推回司机室起升档位的现象，此时行走柜内风扇就会在变频器停止工作之后仍处于工作状态。久而久之，这不仅浪费电费，还会缩短风扇的工作寿命，同时还会增加企业的生产成本，为此对门机行走柜内风扇控制方式进行改造已刻不容缓[2]。

3 门座式起重机的改造分析

针对门机回转定位圈与行走柜内风扇所发生的故障，亟需找到解决问题的方法，以彻底解决门机回转机构振动和异响、齿轮啃齿、断轴、行走风扇电能耗损、使用寿命缩短等问题，具体改造方法如下。

3.1 回转定位圈改造

为了消除减速器出现晃动、发出异响，齿轮出现啃齿、断轴等故障问题，必须要对回转定位圈进行改造。基于此，根据改造工艺的要求，减速器的驱动齿轮与外齿之间的齿隙在8毫米-12毫米左右，再将减速器上的定位圈与门机转盘连在一起，但考虑到定位圈在焊接过程中容易出现变形，齿轮与外齿之间的齿隙啮合存在误差，难以保障改造工作的顺利开展。经过研究分析，大家决定将回转定位圈改为卡盘式[3]，具体改造步骤如下：

首先，以某个型号的门机作为改造对象，该门机减速器下箱体的外径大小是420毫米，那么我们可以加工出一个外径590毫米，内径420毫米的定位圈，并在定位圈内加工出宽30毫米，高40毫米的环形槽。

其次，再根据减速器驱动齿轮与外齿轮之间的齿隙，改造出一个外径500毫米，内径420毫米，厚30毫米的圆环，而改造材料为45#钢，再将圆环均匀成3段圆弧环，命名为“调整块”，将其放在定位圈的沟槽中，以此调节减速器齿轮与回转轴支承外齿轮之间的齿隙。此外，在回转定位圈的外径分别布置3个调整块，每个调整块上布上定位螺母与定位孔，当将定位圈与门机转盘焊接结实后，定位圈内的调整块便会与减速器相互配合着[4]。

最后，回转定位圈在改造调质后环焊制在转盘上，以此保障门机回转减速器下箱体的配合，而调整螺母能够促进回转驱动齿轮与齿圈的啮合。

3.2 行走风扇的改造

为了能提高行走柜内风扇寿命、节约电能，在对行走柜内风扇控制方式进行改造研究的同时，也对风扇动作条件做了改动，这种改造思路不仅能确保行走風扇在接到行走指令后开始工作，当接收到取消指令时便会停止工作，同时还能达到保护变频器散热的目的，使变频器在不工作的状态下风扇是停止的，这样能有效降低电能元件浪费和损耗，进而提高行走风扇的使用寿命。具体改造步骤如下：

首先，行走风扇的改造材料一般采用护套线、接触器，另外在PLC柜内再准备一个中间继电器。其次，当准备好所有材料后，需要在风扇的控制回路中加入一个接触器，并将辅助触点打开，因为PLC是控制中间继电器，而中间继电器则控制接触器的吸合;为此，当门机发出行走指令时，中间继电器和接触器便开始吸合，风扇也开始运行;当门机行走指令取消时，中间继电器与接触器便会断开电源，此时，风扇便会自动停止工作。经过对行走状态下风扇控制方式的改造，从而实现节约电能，减少元件损耗的目的[5]。

4 结论

根据上文改造可以看出，门机的回转定位圈与行走风扇经过改造后，回转减速器与定位圈直接配合较紧，减速器的小齿轮与外齿之间的齿隙也得到改进，变得可以调节，之前回转机构所出现的振动和异响也全都得到解决;而行走风扇经过改造后也更加节能，降低损耗，提升使用寿命。由此可见，通过对门座式起重机进行改造，更能保障门机安全可靠作业，这对港口的发展具有积极促进的意义。

参考文献：

[1] 南京港口机械厂.MQ4037门机说明书[Z].南京港口机械制造有限公司，2011.

[2] 李松，李青.机械设备改造理论及方法探讨[J].现代制造技术与装备，2016（02）：150，153.

[3] 郭旭.港口门座式起重机回转定位圈改造分析[J].中国战略兴新产业，2019（04）：246.

[4] 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（上半月），2015（09）：66-67.

[5] 付兴.门座式起重机行走风扇改造[J].科技创新与应用，2016（12）：138.