MQ1633门机回转大轴承故障分析及顶升法更换方案
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【摘要】 具体对门机回转轴承损坏原因进行了分析,制定出了预防措施,并详细介绍了顶升法门机回转轴承更换方案。
【关键词】 轴承损坏原因更换方案
门式起重机是港口散杂货作业的关键设备,一旦出现不可修复性故障,会严重影响生产的作业。神华黄骅港务公司物流中心开港早期,只有两台南京港机厂生产的mq1633门机。使用7年后,其中2号门机的回转大轴承发生故障,轴承保持架和滚珠发生严重损坏,只能对大轴承进行整体更换。
1 轴承损坏原因分析及预防措施
1.1 故障过程及现象
①早期门机司机在作业过程中,发现门机上部结构比以前晃动量明显增大。经港务公司设备维修方面技术人员检查会诊,未发现问题,同意继续使用。②半年后,技术人员在检查过程中,发现从回转大轴承下部密封条挤出的油颜色呈现灰色,但未发现亮片及铁屑,门机在高中低速度做长时间回转运行,也未出现异响。但门机在作业过程中,回转动作停止做变幅时,有明显的敲击声音,经过确认,认为是门机晃动造成的轴承滚珠产生的正常的敲击造成,应属正常。由此认定,回转轴承处于磨损阶段,油呈现的灰色为磨损的保持架粉末与油品混合所致。技术人员已经意识到,轴承已处于生命的后期,具体使用寿命尚无法确定。③2010年春季,在门机例行检查中,发现回转大轴承外圈上部密封条发生断裂,并出现部分脱落现象。因未发现其他异常情况,技术员认为密封条出现了老化,开始申请采购。④3个月后,门机在作业过程中,发生一次的强烈异响,200米外即可清晰可闻。但技术人员在20分钟的门机回转运行中,未发现异常。随后几天,维修人员在清理大轴承外圈密封处的积油时,清出20余块铝片,经确认为轴承保持架。⑤时间不长,门机回转大轴承的状况急剧恶化,强烈异响不断,回转力矩增大,电机电流出现长时间变大,甚至经常出现滚珠之间互相挤压的声音,不能做中高速回转运行,但在低速下仍可作业。后由轴承外圈密封处清出大量的铝制碎片,碎片集中在两个位置,分别是码头靠船侧和后部卸料点位置。⑥经过观察发现,清出的保持架碎片磨损严重,碎片厚度不足2mm。与滚珠接触的面敲击痕迹明显,留有圆形印记;与轴承内圈接触的面,出现大量密集的深度划痕;碎片两端为 不均匀的断裂痕迹。⑦2011年3月,拆除的门机回转大轴承解体后发现,轴承上平面保持架已完全损坏,全部碾成粉末,无发现一块碎片;部分滚珠有损坏或破损,有的滚珠之间的挤压伤痕;轴承上平面滚道出现明显深沟划痕及塌陷;轴承下平面完好无损。⑧门机中转柱上平面及转台下平面明显发现多处未与轴承相结合,局部出现多处锈蚀。⑨门机中转柱上平面及转台下平面在进行加工时发现高低处平面差距约2mm。
1.2 回转轴承损坏原因分析
通过以上故障现象可以看出:①在门机上部结构晃动量明显增大时,回转大轴承既已发生问题,轴承滚珠与保持架之间的间隙已出现严重的增大,保持架也出现了严重的损伤,油脂的劣化,充分说明了保持架损坏的严重性。通过对保持架碎片的观察,碎片与滚珠接触面敲击痕迹明显,呈圆形,轴承保持架损坏后的碎片厚度不足2 mm,充分说明了轴承保持架外圈变薄是由于多年的滚珠严重的非正常敲击造成。②保持架外圈的断裂也是由于长年滚珠敲击造成变形而发生的。轴承保持架外圈与轴承骨架的接触面磨损严重,出现沟槽,说明门机在物流中心开港早年的运行中,大轴承不良,造成保持架出现早期异常磨损,并处于迅速加重的发展阶段。后来,虽然严格按照标准对大轴承进行充分的,但异常磨损的过程已经无法逆转。③在进行门机中转柱上平面加工时发现,高低处平面差距超过2mm,严重超出了轴承安装所要求不超过1 mm的误差标准,造成了轴承结构产生了变形,这种变形对轴承的损坏和晃动量的增大产生了极大的推动作用。④在滚珠敲击保持架、不良和轴承安装误差超标的三重作用下,轴承保持架经过几年后产生了不可逆转的损坏。
因此,门机回转大轴承的损坏原因有以下三个方面: ①是人为使用不当造成。物流中心在开港初期,没有专业的门机司机,又要求一岗多能,造成准司机和舱口指挥都要学习门机的操作、拿证,2年内共培训出20余名门机司机。培训过程中,缺乏熟练的师傅带,也没有专人进行监督,使门机操作规程未有效执行,而且只是用2号门机进行培训、练习,造成门机作业过程中的轻微敲击发展成异常,推动大轴承的损坏。②门机回转轴承安装误差超标。③早期门机回转轴承不良。
1.3 预防措施
①门机在使用过程中,严格执行操作规程,并严密的监督和严肃的考核;②新门机在安装过程中,对回转大轴承上下平面的加工,要严格监督,保证平面误差在标准范围内;③严格执行回转轴承保养规定,确保轴承油量充足。
2 顶升法大轴承更换方案
2.1 方案的选择
门机回转大轴承更换难度大,工艺复杂,风险较高,施工周期长,要充分考虑各种因素,做好方案的比选。
浮吊法更换:①需租用400吨以上浮吊,成本高,超过150余万元;②浮吊占用作业泊位,严重影响杂货生产;③受天气影响较大;④更换工艺相对简单;⑤施工误差大,调整困难。
顶升法更换:①施工成本低,不超过50万元;②轴承更换过程中,所在泊位仍可进行作业;③更换工艺相对复杂;④风险高,如方案制定不严密,施工不严,有出现门机上部结构倾覆的危险;⑤受天气影响较大;⑥施工误差较小,调整较易。
经过研究,为节约成本,保证生产作业正常进行,决定对门机回转大轴承采用顶升法进行更换。
2.2.1 前期准备工作
①准备工属具及材料
1)机加工自制车头 1 组
2)机床调整块 6 套
3)工艺 M42X660 长螺栓 36 件 (双头螺栓) 8.8 级
4)工艺 M24X460 长螺栓 6 件 (双头螺栓) 8.8 级
5)螺母 M24 6 件
6)10t 手拉葫芦 4 件(转盘上部与门架固定用)
7)2t 或2t 手拉葫芦 4 件
8)200t 液压千斤顶 6 只(其中二只备用)
9)5t 螺旋式千斤顶 4 只
10)M42 固定板板手(可自制) 4 把
11)钢丝绳Φ18～Φ30 若干(吊装及加固用)
12)500kg 液压扭力板手 1 套
制作件:
13)DL-16-33-01 园桶结构顶升支座 1 组
14)DL-16-33-02 垫块 16 件
15)DL-16-33-03 橙子 4 件
16)DL-16-33-04 轴承支座垫块 6 件
材料:
17)δ=30 Q235 钢板 250X250 垫块 24 块
18)δ=24 Q235 钢板 250X250 垫块 12 块
19)δ=10 Q235 钢板 250X250 垫块 12 块
20)24#槽钢 32M
21)∠100X100X8 角钢 20M
22)δ=12 Q235 钢板 2M2
23)δ=10 Q235 钢板 2M2
24)20t 单片吊耳: 8 只(转盘上部与门架固定用)
②确定门机维修位置:门机需停靠在不影响船靠离舶且能锚固的位置,同时与作业工程机械不发生干涉,施工前将门机行走锚固及防风装置锁紧,门机的臂架朝陆侧方向,与轨道垂直。
③门机筒体加强和顶升支座焊接:在各支座对应的立柱内侧位置焊接加强肋板和一圈加强筋,如图1。
在立柱外焊接四个顶升支座,四个支座的位置与机器房下部的支撑梁相对应,如图2。