岸邊集裝箱起重機(jī)懸臂鉸支座改進(jìn)方案

1、岸邊集裝箱起重機(jī)懸臂鉸支座改進(jìn)方案寧波北侖國際集裝箱碼頭有限公司 胡松虎摘 要：針對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)懸臂鉸軸系統(tǒng)在運(yùn)行中所發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合橋式起重機(jī)懸臂鉸支座的幾種通用機(jī)構(gòu)模式，剖析其間的利弊以及可能存在的隱患，并闡述解決該隱患的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞：橋吊、懸臂、鉸支座、內(nèi)隔套、外墊圈一、概述我公司現(xiàn)有岸邊集裝箱橋式起重機(jī)（俗稱：橋吊）分三個(gè)品牌共十臺(tái)，均為國際知名橋吊生產(chǎn)廠家制造的。這十臺(tái)橋吊，成為我公司集裝箱裝卸作業(yè)的橋頭堡，擔(dān)當(dāng)著年吞吐量130萬TEU的集裝箱裝卸任務(wù)。在作業(yè)運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)了其中有一個(gè)品牌的六臺(tái)橋吊（分三個(gè)項(xiàng)目批次購置的），其前后大梁鉸軸系統(tǒng)存在明顯的問題。其表象是，在前大

2、梁（通常稱：懸臂）收放過程中，懸臂繞上鉸支座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上鉸支座部位時(shí)常會(huì)出現(xiàn)：“噶”、“噶”、“噶”的異響。懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)呈扇形角度，全程約85°。而異響大多出現(xiàn)在5°75°范圍內(nèi)。為此，筆者對(duì)這六臺(tái)橋吊的鉸軸系統(tǒng)進(jìn)行了專門的研究和分析，以期查出問題的癥結(jié)所在，并排除該異響。通常，橋吊前后大梁鉸軸系統(tǒng)，均采用國際上通用的雙鉸點(diǎn)形式：下鉸點(diǎn)為懸臂放平時(shí)的工作鉸點(diǎn)，上鉸點(diǎn)為大梁收起時(shí)的支撐鉸點(diǎn)（見圖示一）。本次探討的問題，發(fā)生在上鉸點(diǎn)。 圖 示 一 二、鉸軸系統(tǒng)特點(diǎn)及機(jī)構(gòu)分析我們對(duì)發(fā)生問題的那幾臺(tái)橋吊的鉸軸系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的分析和比較，發(fā)現(xiàn)，該品牌三個(gè)批次橋吊的懸臂鉸軸系統(tǒng)

3、的上鉸點(diǎn)，分三種機(jī)構(gòu)形式：第一種機(jī)構(gòu)形式，上鉸支座采用的是：光軸+關(guān)節(jié)球軸承+外隔套的一體式鉸支座方式（見圖示二）。 圖 示 二 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：鉸支座的光軸裝配在兩只關(guān)節(jié)球軸承上，關(guān)節(jié)球軸承的外環(huán)可以由內(nèi)側(cè)的一只外墊圈和外側(cè)的端蓋作壓板進(jìn)行定位，而內(nèi)環(huán)的外側(cè)雖有軸端的壓板壓靠，內(nèi)側(cè)卻是空段，沒有任何定位。經(jīng)分析，這種機(jī)構(gòu)形式，一旦軸端的壓板在端部三只緊固螺栓的緊壓下，兩只關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)環(huán)會(huì)相向地向內(nèi)側(cè)擠壓，從而導(dǎo)致兩只關(guān)節(jié)球軸承內(nèi)外環(huán)之間的游隙變小乃至為零，內(nèi)外環(huán)擠壓游隙失效后，隨著懸臂的起伏繞動(dòng)而咬死。這樣一來，如果關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)外環(huán)與鉸軸及鉸支座軸孔之間的裝配為緊配合，則隨著關(guān)節(jié)球軸承內(nèi)外

4、環(huán)之間的咬合加劇，鉸軸也失去了轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)能。好在該光軸和長腰孔之間仍然可以滑動(dòng)，所以，在懸臂起伏扳動(dòng)時(shí)，如果關(guān)節(jié)球軸承一旦咬死，鉸軸停轉(zhuǎn)，而僅存的就只有懸臂鉸接點(diǎn)耳板長腰孔與鉸軸之間的相對(duì)滑動(dòng)。這就是懸臂起伏動(dòng)作過程中，時(shí)常發(fā)生“噶”、“噶”、“噶”的異響的原因之所在。第二種機(jī)構(gòu)形式，上鉸支座采用的是：扁平階梯軸+關(guān)節(jié)球軸承+內(nèi)隔圈+外隔套的一體式鉸支座方式（見圖示三）。 圖 示 三 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：1、 裝配方式為扁平階梯軸和扁平孔的配合方式。改原先的光軸為扁平階梯軸。2、 關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)、外環(huán)的內(nèi)、外側(cè)都有定位。3、 理論上，鉸支座與懸臂的耳板的裝配呈中心對(duì)稱布置，各部件之間的相對(duì)位置排列有序

5、、規(guī)范劃一。就單一的鉸支座來講，只要保證加工誤差的絕對(duì)精確和裝配時(shí)的絕對(duì)準(zhǔn)確，可以說，這種配合方式是十分理想的。4、 在整個(gè)軸系方向上，上鉸軸（件10）中間軸肩部位的寬度等于懸臂上鉸耳板的寬度，都為140mm，而且，關(guān)節(jié)球軸承（B8）的外環(huán)又等寬于上鉸支座（件1）的支承板，都為100mm。隔套（件7）的外徑為225mm，大于懸臂上耳板襯套（件15）內(nèi)孔的窄邊距離208mm。由于該裝配形式過于理想化，其軸向定位順序極其錯(cuò)綜復(fù)雜，存在著多處重復(fù)定位現(xiàn)象，而此現(xiàn)象，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)是必須盡量避免的。為保證該裝配方式的絕對(duì)可靠，其必要條件是所有的裝配件必須加工精密且絕對(duì)對(duì)中裝配。但是，這種設(shè)計(jì)思路由于加工

6、和裝配時(shí)的偶然性和可能性，不可避免地會(huì)出現(xiàn)加工精度誤差和裝配的不對(duì)中性等問題。顯而易見，這樣的機(jī)構(gòu)形式是存在問題的，問題的關(guān)鍵是：1、 上鉸軸的軸肩和懸臂的上耳板等寬設(shè)計(jì)；2、 前后大梁的承軌梁對(duì)中后，左、右梁上的兩只上鉸座軸、孔間的配合位置必定存在偏心；3、 偏心后，上鉸軸的軸肩一端外露，一端內(nèi)藏；4、 隔套僅起關(guān)節(jié)球軸承內(nèi)環(huán)的軸向定位作用，與扁平軸之間相對(duì)靜止，但是，它的內(nèi)側(cè)面超出懸臂上耳板扁平孔的部分，與懸臂上耳板側(cè)面存在定位接觸的滑動(dòng)磨擦;5、 扁平軸不允許出現(xiàn)卡死、堵轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，否則易折斷。6、 也正是由于這種定位上的重復(fù)定位結(jié)構(gòu)，也會(huì)產(chǎn)生因受內(nèi)力擠壓而導(dǎo)致兩端的端蓋以及軸端擋板上的固

7、定螺栓的松動(dòng)，甚至被拉斷。第三種機(jī)構(gòu)形式，上鉸支座采用的是：分體式設(shè)計(jì)，加大了扁平軸軸肩的長度，對(duì)關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)環(huán)直接進(jìn)行內(nèi)側(cè)定位，取消了內(nèi)隔套，改原先的外墊圈為外扇形抗磨塊。扇形抗磨塊設(shè)計(jì)為可拆卸型，旨在磨損后，可進(jìn)行必要的替換（見圖示四）。 圖 示 四 這也是這種機(jī)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由于該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路仍舊保留在單一的一組鉸支座時(shí)理想狀態(tài)下來考慮。如果綜合考慮左右梁上兩組鉸支座配套使用的情況，那么，懸臂上耳板與鉸支座之間仍存在著對(duì)中和偏心的問題。由于關(guān)節(jié)球軸承的外環(huán)內(nèi)側(cè)無定位，所以，圖示六中局部I所指示的部位，鉸支座的端蓋（件6）內(nèi)側(cè)凹凸部位，分別與鉸支座及關(guān)節(jié)球軸承外環(huán)的外側(cè)接觸，形成整

8、個(gè)軸系上軸向定位的關(guān)鍵部位，而且端蓋（件6）內(nèi)側(cè)凸臺(tái)與關(guān)節(jié)球軸承外環(huán)之間的定位尺寸，成為了這套機(jī)構(gòu)形式的裝配關(guān)鍵。該定位，也同樣地存在著重復(fù)定位的問題。一旦該尺寸不準(zhǔn)確，端蓋擰緊后，如果過度向內(nèi)擠壓關(guān)節(jié)球軸承的外環(huán)，同樣地會(huì)引起關(guān)節(jié)球軸承內(nèi)外環(huán)之間的游隙失效而導(dǎo)致“咬死”問題。所以，該尺寸也必須根據(jù)實(shí)際裝配情況測量而定。可是，由于端蓋（件6）內(nèi)側(cè)呈凹凸設(shè)計(jì)，要測量得到這個(gè)尺寸，卻是一件十分困難的事情。這也是導(dǎo)致這種機(jī)構(gòu)形式同樣存在問題的原因所在。三、改進(jìn)方案針對(duì)第一種機(jī)構(gòu)形式，為暫時(shí)消除所存在的現(xiàn)象，我們對(duì)該鉸支座做了最簡單易行的處理，就是擰松鉸軸兩端壓板的六只緊固螺栓，使其僅僅壓靠在內(nèi)環(huán)外側(cè)

9、面上，不再讓內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的壓死，保留其間的有效游隙，然后，用防松鋼絲分別把兩軸端的三只螺栓扎住。這樣，就避免了關(guān)節(jié)球軸承因?yàn)橛蜗妒Фl(fā)生的咬死現(xiàn)象，也就有效地避免了鉸軸與懸臂耳板孔之間的滑動(dòng)。當(dāng)然，久而久之，這種裝配形式也是十分危險(xiǎn)的。我們目前所采取的這種措施也僅僅是權(quán)宜之計(jì)，并不能從根本上排除這種故障隱患。這種機(jī)構(gòu)形式，必須進(jìn)行有效的改良。針對(duì)第二種機(jī)構(gòu)形式，由于問題相對(duì)要復(fù)雜許多，為解決所存在的問題，最可靠并且是有效的辦法是，重新設(shè)計(jì)并制作那根扁平軸，適當(dāng)增大其軸肩的長度，并且做到：1、 預(yù)計(jì)到上鉸點(diǎn)軸孔配合時(shí)的偏心量，所增大軸肩的長度，可按偏心量的兩倍多一點(diǎn)點(diǎn)來考慮。2、 左、右側(cè)內(nèi)

10、隔套的寬度，必須按照上鉸座配合定位后，精確測量兩關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)環(huán)與軸肩之間的實(shí)際間距而定；并嚴(yán)格控制機(jī)加工公差范圍。3、 左、右側(cè)外墊圈的寬度，也必須按照上鉸座配合定位后，懸臂上耳板與上鉸座的左、右側(cè)支承板的實(shí)際偏心位置測量而定；并嚴(yán)格控制機(jī)加工公差范圍。4、 必須保證整個(gè)軸系上，所有定位尺寸的精確和緊靠。從而，才可以保證兩個(gè)關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)外環(huán)之間的正常裝配游隙的需要。為充分利用原有的扁平軸。筆者考慮從另一個(gè)側(cè)面，對(duì)該問題進(jìn)行整改，以期達(dá)到同樣增大扁平軸軸肩長度的結(jié)果。首先想到的是，隔套（件7）僅僅起關(guān)節(jié)球軸承的內(nèi)環(huán)的內(nèi)側(cè)軸向定位作用，它與扁平軸之間是相對(duì)靜止的，只要把它的內(nèi)側(cè)面超出懸臂上耳板

11、扁平孔的部分削除，使其不再與懸臂上耳板側(cè)面接觸，就可以消除其間的可能存在的滑動(dòng)磨擦，這樣，同樣起到了軸肩定位的作用，也相當(dāng)于增大了扁平軸的軸肩長度。至于隔套（件7）上要削除部分的尺寸，可根據(jù)裝配時(shí)的實(shí)際相對(duì)位置測量而定。為此，筆者測量了左右上鉸支座與懸臂左右上耳板之間幾組有關(guān)的實(shí)際位置尺寸（見圖示五）。 圖 示 五 測量后的數(shù)據(jù)記錄如下（單位：mm）：測量點(diǎn)左鉸支座右鉸支座前側(cè)后側(cè)前側(cè)后側(cè)A420.80421.94421.78420.90B221.40221.74221.08220.50C140.86141.66140.68141.36D43.2041.8034.1835.34E37.3438.2846.2243.80根據(jù)測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡易的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定內(nèi)隔套和外墊圈的有關(guān)尺寸：再根據(jù)上述數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)隔套和外墊圈進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)和制圖，并完成加工。這里僅列舉右鉸支座內(nèi)側(cè)的內(nèi)隔套的設(shè)計(jì)圖紙，其他的從略（見圖示六）。 圖 示 六 最后，按圖制作的左右鉸支座的兩副內(nèi)隔套和外墊圈，共8只，復(fù)查尺寸合格后，正式上機(jī)安裝。安裝后的相對(duì)位置尺寸均符合裝配的要求。經(jīng)懸臂起伏試車，關(guān)節(jié)球軸承轉(zhuǎn)動(dòng)