轉(zhuǎn)柱式門機(jī)轉(zhuǎn)柱上下支承旋轉(zhuǎn)異響分析

蔣偉豐 張向華

摘要：通過對(duì)一種回轉(zhuǎn)上下支承的安裝及加工過程的跟蹤分析，要求安裝時(shí)各部位的要求應(yīng)嚴(yán)格控制，劃線及各類尺寸應(yīng)保證在允許范圍內(nèi)。分析旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生各種異響原因，以及相應(yīng)的改善措施為后續(xù)該類門機(jī)發(fā)生類似問題前以及發(fā)生后，提供相應(yīng)問題處理方法。

關(guān)鍵詞：上下支承；水平輪；軌道；產(chǎn)生原因；解決方法

轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī)的轉(zhuǎn)柱，在門架之間旋轉(zhuǎn)，上部為水平輪，下部為下支承，既承受轉(zhuǎn)柱上部的重量，也承受轉(zhuǎn)柱上部分的傾覆力矩。水平輪只承受水平力，其大小傾覆力矩之值與水平輪、下支承之間的距離來定，下支承除了同樣的承受由傾覆力距所產(chǎn)生的水平力而外還要承受旋轉(zhuǎn)部分的全部重量。在實(shí)際工作中安裝調(diào)整不當(dāng)，門機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)發(fā)生異響，部分聲音自下支承發(fā)出，也有自水平輪發(fā)出，同時(shí)機(jī)身隨之產(chǎn)生抖動(dòng)，影響門機(jī)正常使用。

下轉(zhuǎn)柱上口的上支承稱為水平輪，在轉(zhuǎn)柱上口四周安裝若干個(gè)水平輪，轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)時(shí)水平輪沿著上支承環(huán)的環(huán)形軌道滾動(dòng)，滾道起到橫向支承作用。水平輪安裝在水平輪支座上，然后用螺栓固定在轉(zhuǎn)柱上口四周平面上，或水平輪支座有的直接焊接在轉(zhuǎn)柱上口四周平面上。對(duì)于用螺栓將支座固定的形式，安裝時(shí)找中定位比較困難，但部件制作方便；對(duì)于用焊接方式將水平輪支座直接焊在下轉(zhuǎn)柱上口的形式，劃線后加工鏜孔較為困難，但定位較為準(zhǔn)確。

下轉(zhuǎn)柱上口四周安裝若干個(gè)水平滾輪，如果某個(gè)水平輪支座安裝在下轉(zhuǎn)柱上，水平輪中心線與下轉(zhuǎn)柱中心線不平行，水平輪中心線與下轉(zhuǎn)柱中心線產(chǎn)生夾角，下轉(zhuǎn)柱在旋轉(zhuǎn)過程中，水平輪在上支承滾道內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡就會(huì)產(chǎn)生向上或向下爬坡，一旦水平輪產(chǎn)生上下爬坡時(shí)上下位移應(yīng)力就會(huì)過大，克服不了下轉(zhuǎn)柱上部重量，水平輪在支座內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生向上、或向下的串動(dòng)，產(chǎn)生崩崩等異響，使水平輪回到原位。

下轉(zhuǎn)柱與下支承座制作成一個(gè)組件，下支承座用法蘭與轉(zhuǎn)柱連接。所有支承座的各部件都裝在下支承座外套之內(nèi)，其中有承受水平力的徑向軸承，承受垂直力的止推軸承，另有一個(gè)帶有法蘭的中心套筒，一方面用法蘭與轉(zhuǎn)柱連接，另一方面將水平力與垂直力傳遞至徑向軸承與止推軸承。此外在止推軸承之下還裝有一個(gè)球形座，它的作用在于適應(yīng)整個(gè)下支承系統(tǒng)工作時(shí)的變位。

轉(zhuǎn)柱有其自身的幾何中心線，旋轉(zhuǎn)時(shí)必然要有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸心，從理論上說，這個(gè)旋轉(zhuǎn)軸心線和幾何中心線應(yīng)當(dāng)重合，但實(shí)際工作并非如此，這個(gè)旋轉(zhuǎn)軸心線不但不與幾何中心線重合，而且還會(huì)隨各機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。轉(zhuǎn)柱的下支承裝有徑向調(diào)心軸承，轉(zhuǎn)柱的旋轉(zhuǎn)軸心線一定要通過這個(gè)軸承的中心點(diǎn)，這個(gè)中心點(diǎn)基本上是固定不變的。轉(zhuǎn)柱的水平輪是沿著環(huán)形支承軌道運(yùn)動(dòng)的，所有接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都以環(huán)形支承軌道為依據(jù)，環(huán)形軌道的中心點(diǎn)必然在轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)軸心線上。因此決定轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸心線的精度，取決于環(huán)形軌道的中心點(diǎn)，以及在下轉(zhuǎn)柱的徑向調(diào)心軸承的中心點(diǎn)。事實(shí)上調(diào)心軸承的中心點(diǎn)也不是完全固定的，只是變動(dòng)很小可以不計(jì)，至于環(huán)形軌道的中心，由于軌道本身受載時(shí)必然產(chǎn)生變形，支撐軌道的門架隨之產(chǎn)生變形，這個(gè)變形量又是隨著臂架位置和起重量的變動(dòng)而變化，轉(zhuǎn)柱的軸心不是固定不變的。這就造成了在某一幅度已經(jīng)沒有異響了，但換一個(gè)幅度就又響起來的原因。

轉(zhuǎn)柱是一個(gè)彈性體，受載時(shí)要有相應(yīng)的變形與變位。重載大幅度時(shí)，有時(shí)發(fā)現(xiàn)后水平輪與軌道脫離，這是轉(zhuǎn)柱受力變形導(dǎo)致。假設(shè)A點(diǎn)為水平輪上支承，B點(diǎn)為下支承，受載之后A、B兩點(diǎn)都要有角變位。當(dāng)轉(zhuǎn)盤受載時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤有翹起現(xiàn)象這是角變位。這個(gè)變形與變位必然要影響到旋轉(zhuǎn)軸心線和支承構(gòu)件。

此外，下支承的中心套筒是規(guī)定了徑向軸承與止推軸承的位置，結(jié)構(gòu)上保證了三者的同心，該中心套筒又是用一個(gè)法蘭盤和轉(zhuǎn)柱連接起來的，如果法蘭盤和轉(zhuǎn)柱的幾何中心線不垂直，則兩個(gè)中心線就產(chǎn)生角度，和旋轉(zhuǎn)軸心線也就有折角，在調(diào)心徑向軸承中心之處相交，這是由安裝造成的旋轉(zhuǎn)軸心線的不重合。

綜上所述，轉(zhuǎn)柱相當(dāng)于一個(gè)彈性體，在工作中它既有變形也有位移，隨著載荷的大小而變動(dòng)。在制造過程中的安裝誤差，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，其幾何中心線圍繞著旋轉(zhuǎn)軸心線劃一個(gè)圓錐，下支承的中心套筒也圍繞著旋轉(zhuǎn)軸心線劃一個(gè)圓錐。上支承軌道中心和轉(zhuǎn)柱幾何中心之差和轉(zhuǎn)柱的高度比起來相對(duì)較小，可以忽略不計(jì)，但下支承中心套筒劃起圓錐就意味著止推軸承和球形座之間要有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和摩擦運(yùn)動(dòng)，且全部重量集中在有限面積之上。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩不足以克服磨擦阻力時(shí)暫時(shí)維持不動(dòng)，一旦超過摩擦阻力就會(huì)突然急劇猛跳一下，猛跳之后機(jī)身產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，異響隨之發(fā)生。

球形座的作用在于調(diào)正。下支承由多個(gè)部件組成，有其自身的幾何中心線，最佳狀態(tài)是這個(gè)中心線和旋轉(zhuǎn)軸心線重合。假設(shè)由于安裝或其他原因未能重合，通過球形座的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使它重合起來。例如，水平軌道的中心點(diǎn)本來應(yīng)處于下支承中心點(diǎn)的垂直上方，但若安裝時(shí)稍有偏差，則球形座可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)使其中心線和旋轉(zhuǎn)軸心線重合起來，這是一種調(diào)整方法。其次就是如因種種原因下支承的中心套筒有劃圓錐現(xiàn)象，這個(gè)球形座也能隨之調(diào)整，使其它部件不至因受力過大而損壞，因?yàn)榧纫寻l(fā)生了劃圓錐現(xiàn)象而又強(qiáng)迫使其不動(dòng)，必將產(chǎn)生額外的力導(dǎo)致部件被破壞。第一種調(diào)正作用，一經(jīng)調(diào)整使下支承中心套筒處于新的位置便可維持下去。第二種調(diào)整作用是經(jīng)常要起作用的，假設(shè)因潤滑不良有卡阻，則會(huì)發(fā)生敲擊之聲和抖動(dòng)現(xiàn)象。

從以上分析看來，產(chǎn)生敲擊聲的原因可分為二類。一是由于門機(jī)自身結(jié)構(gòu)所固有原因，如變形位移，角變位等等，解決的辦法在于掌握剛度，應(yīng)在設(shè)計(jì)制造中加以考慮。其次是由于安裝不當(dāng)，必須設(shè)法調(diào)整加以解決，在下支承座與門架十字梁法蘭安裝時(shí)，必須檢測(cè)十字梁法蘭水平及平整度，對(duì)下支承下座與門架十字梁法蘭的結(jié)合面進(jìn)行間隙檢測(cè)，采用著色顯點(diǎn)法和塞尺測(cè)量并用，防止門架十字梁上法蘭焊接后的變形，使下支承下座與門架十字梁法蘭的結(jié)合面間隙<0.05mm，確保后續(xù)安裝及試車要求，避免后續(xù)動(dòng)車產(chǎn)生敲擊之聲。

最后，門座式起重機(jī)的下支承是在極為復(fù)雜的情況下工作的，因此它的承載能力相當(dāng)大，故必須注意安裝步驟和檢測(cè)要求。

轉(zhuǎn)柱的旋轉(zhuǎn)軸心線既有偏差，又有移動(dòng)，在移動(dòng)中要求下支承各部件要作整體移動(dòng)，不應(yīng)有各部件之間的相對(duì)移動(dòng)。為此在設(shè)計(jì)制造中要保證調(diào)心軸承，止推軸承和球形座之間都以調(diào)心軸承的中心為共同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。

水平輪與軌道之間有時(shí)也會(huì)發(fā)出類似敲擊的響聲，其原因在于水平輪的軸線與旋轉(zhuǎn)軸心線不平行，水平輪在上支承軌道上交叉向上或向下爬行。在它爬行之時(shí)必然要使水平輪支架受有彎矩，當(dāng)這個(gè)彎矩大到足以使它復(fù)位時(shí)，便突然跳回原位隨之產(chǎn)生敲擊之聲。

綜上所述，通過觀察分析，有以下方式進(jìn)行處理：一、組成式的下支承的球形座與調(diào)心徑向軸承不同心，容易引起破碎。二、轉(zhuǎn)柱底部的法蘭盤和轉(zhuǎn)柱的幾何中心線要垂直，法蘭盤、轉(zhuǎn)柱連接法蘭面加工要垂直于轉(zhuǎn)柱中心線。三、轉(zhuǎn)柱應(yīng)有適當(dāng)?shù)膭偠?，支承處的角變位要小，水平輪支架要加?qiáng)，減小變形。四、安裝下支承軸承時(shí)內(nèi)部清潔工作必須做到位。五、下支承中的各滾動(dòng)組件應(yīng)當(dāng)受力均勻，所有墊板墊環(huán)套筒等零件配合精度要高不能松動(dòng)。六、各運(yùn)動(dòng)部件之間要有良好的潤滑。七、安裝下支承時(shí)要對(duì)下支承與十字梁連接面進(jìn)行測(cè)量并加以調(diào)整，使之達(dá)到裝配要求。八、水平輪安裝時(shí)要檢測(cè)水平輪的水平，在轉(zhuǎn)柱垂直中心調(diào)整到位后，四周的水平輪與滾道間隙要調(diào)整到位。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：上海振華重工港機(jī)通用裝備有限公司）