MQ4037门座式起重机安全负荷取力装置的分析与改进

MQ4037门座式起重机安全负荷取力装置的分析与改进MQ4037门座式起重机上岸卸船后，一直出现吊钩工况称重计量不准确，抓
斗工况计量误差大；钢丝绳损耗快；滑轮轴承易损坏的问题。

本文对原有装置进行改造，有效的延长了钢丝绳的使用寿命，限制了抓斗工况的超载问题，保证了设备的安全性。

标签：起重机；计量误差；滑轮轴承；使用寿命
0 引言
MQ4037门座式起重机是港口码头装卸货物的常见大型设备，门座起重机是随着港口事业的发展而发展起来的，门机大多沿码头面上的轨道行走，进行件杂货装卸船作业[1-2]。

该设备运行状态的好坏直接影响装卸船的效率和起重安全性，甚至直接影响港口的经济效益。

然而MQ4037门座式起重机在开始使用初期，经常会出现一些问题，如：不能对吊钩工况进行准确称重，以及起重机在抓斗时经常出现大幅度的计量误差；在工作过程中钢丝绳以及轴承的磨损加剧，导致使用寿命大幅度下降。

本文通过对原负荷取力装置的问题分析发现问题的所在之处，然后对复合取力装置润滑油路改造，并提出合理的改造方案，最后达到理想的预期效果[3]。

1 原门机超载取力装置分析（图1）
同一台门机的支持绳作业量比开闭绳的作业量少了二分之一；门机在使用吊钩吊装件货时，重量显示器显示准确，但在使用抓斗抓取散货矿石和煤炭时，重量传感器的显示值却与实际相差甚远[4]。

经过对报废后更换的钢丝绳进行检查，以及对负荷取力滑轮组钢丝绳折角进行测量，发现了导致该问题的原因。

原负荷取力滑轮组采用左侧一根轴，上面分别安装左侧的支持钢丝绳和开闭钢丝绳，右侧一根轴，上面分别安装左侧的支持钢丝绳和开闭钢丝绳，分别通过两个传感器进行测量的[5]。

门机机器房内支持钢丝绳卷筒的安装位置比开闭钢丝绳卷筒的安装位置原靠后，致使支持钢丝绳的折角远大于开闭钢丝绳的折角。

钢丝绳的反复的S折弯是造成钢丝绳磨损过快的主要因素，在设备的设计时应尽量避免或减小这种S弯，以延长钢丝绳单绳作业量。

由图3，图4两测算图可见，支持钢丝绳折角为23°，开闭绳折角为14°，支持绳折角比开闭绳折角大9°。

这个9°的角度差，造成了支持钢丝绳作业量比开闭绳作业量少了近一半。

起重量传感器的计算起重总量的公式如下：
F=2×（F支持+F开闭）=（F传感器/Sin23°+F传感器/Sin14°）K
其中K由传感器滑轮轴力臂决定。

（1）当使用吊钩吊运卷钢等件杂货时：吊钩的平衡结构，四根钢丝绳的受力均相同，F支持左=F开闭左=F开闭右=F支持右。

称重传感器显示的总受力F为F支持或开闭×（Sin23°+ Sin14°）K，而（Sin23°+ Sin14°）K为固定的数值，所以，在吊钩使用时，称重传感器的显示值与货物的实际重量成线性比例关系。

（2）当使用抓斗进行散货抓取时，F支持左=F支持右≠F开闭左=F开闭右，左侧传感器受压力为（F支持左×Sin23°+F开闭右×Sin14°）K，由以上公式不难开出，存在两个变量决定称重传感器所受压力，故，称重传感器的测量显示值不与货物的实际重量成比例关系。

这个非线性关系，造成了称重传感器测量卷钢等件杂货的显示值准确，而煤炭、矿石等散货起重量误差很大的奇怪现象。

2 称重传感器滑轮轴轴承损坏的分析
原称重传感器滑轮使用时，支持滑轮轴承室与开闭滑轮轴承室通过一个主油路以三通的类似形式分配到处[6]。

受流体阻力的影响，润滑脂只流向容易流动的某一滑轮轴承室，另一轴承室一直处于少润滑状态，造成这个滑轮轴承的提前损坏。

3 对原负荷取力装置改造方案
针对以上问题，制定以下改造方案[7]：
（1）将支持绳与开闭绳不同轴，减小支持绳的折角，以延长支持钢丝绳的使用寿命。

（2）称重显示值由两套电路对4个单独的传感器分别计算求和。

假设，改造后支持钢丝绳与垂直方向的夹角为A，开闭钢丝绳与垂直方向的夹角为B，那么，称重传感器显示值
F=F支持左+F开闭左+F开闭右+F支持右=2×（F支持左+F开闭左）
其中：
F支持左传感器压力=F支持左×SinA×K支持
F开闭左传感器压力=F开闭左×SinB×K开闭
通过补偿电路的调整，使K支持×SinA= K开闭×SinB，不难看出，每个传感器所受压力分别与相对应的每根钢丝绳所受压力值成同一比例关系，因此，使
得无论是支持绳，或开闭绳，任何一根钢丝绳受力改变，钢丝绳的总受力和均比例改变。

（3）润滑终端采用不同每个终端分别供油的方式润滑，需要增加双线分配器2个，能避免某两个轴承室无润滑脂的问题[8-9]。

改造后效果（图7）：
（1）最终将支持钢丝绳与垂线的夹角减小到16.25°，开闭钢丝与垂线的夹角减少到12.84°。

支持钢丝绳作业量翻了一翻，钢丝绳使用成本得到了很大的降低；
（2）煤炭、矿石等散货抓取时的力矩限制值可靠准确，保证了设备的安全，去除了散货抓取超载无法计量造成的安全隐患。

（3）润滑点增加了一对2路分配器，原来四个滑轮，只有两个滑轮润滑好，两个滑轮轴承因润滑不足损坏的问题得到解决（图8）。

4 结论
通过门座式起重机在曹妃甸港口的实际应用，发现了该设备存在吊钩工况称重计量不准，抓斗工况计量误差大；钢丝绳损耗快；滑轮轴承易损坏的问题。

本文通过对原负荷取力装置的问题分析，然后对复合取力装置润滑油路改造，并提出合理的改造方案，从而有效的解决了上述问题，提高了设备的使用寿命、作业精度和安全性，保证了港口设备的工作效率。

参考文献：
[1]陈再兴.ZPMC环保型链斗式连续卸船机的研究及应用[J].交通节能与环保，2012（02）.
[2]陈再兴，周筱川.大型散货码头链斗式连续卸船机的应用[J]. 起重运输机械，2011（S1）.
[3]敖红霞，骆达伟，高勇.智能集中润滑系统在起重机上的应用明，浙江冶金，2006（02）：43-45.
[4]刘永生，李波.链斗式连续卸船机发展概况及特点[J].重工与起重技术，2011（04）.
[5]黄挺.车载集中润滑系统应用总结及关键技术分析[J].液压气动与密封，2010（12）.
[6]潘攀.基于PLC智能控制润滑系统在港口装卸设备上的应用[J]. 中国水运
（下半月），2014（07）.
[7]李郁，李智勇.L型链斗卸船机取料机头过渡区段曲线形状对料斗充填量的影响[J].港口装卸，2003.
[8]徐激.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1991（09）.
[9]欧风.合理润滑技术手册[M]. 北京：石油工业出版社1993（05）.
[10]张力.干油喷射式润滑在连轧管机组设备上的应用[J].科技创新与生产力，2011（09）.
作者简介：赵玉东（1981-），男，河北唐山人，硕士，工程师，研究方向：机电一体化技术。