抓斗下滑轮轴修复及优化改造

抓斗下滑轮轴修复及优化改造

摘要：针对卸船机抓斗下滑轮轴易失效情况分析，滑轮和钻孔的磨损情况进行了

详细的研究，制定了预防和处理方法，有效地解决了这些问题，提高了操作的可

靠性。

关键词：抓斗卸船机；抓斗；下滑轮轴；改造

前言

抓斗式起重机是卸船设备最容易磨损和破损的零件，根据数据显示，在抓斗

维修中，下承梁处是最常见的失效部位。目前，由于行星式差式卸船器本身的结

构特点，使得抓斗式下承梁滑轮轴、衬套、钻孔等容易发生磨损的问题，已是抓

斗式起重机检修的重点内容之一。当滑轮轴、套磨损较大时，全套的滑轮会向上

方滑动，接触到防护框架，造成防护罩磨损异常，如果不能得到妥善的解决，磨

损超过一定限度，不但轴和套会报废，而且还会把保护框架整体扯下来，所以轴

和套需要在规定的时间里更换，并对基体进行钻孔等精密加工（外部）。更换轴，套维修周期约为7日；在使用了两次新轴和新套后，就必须进行钻孔，钻孔周期

长达一个多月（钻孔的数量对基体的影响也很大）。现针对3个额定作业效率分别

为1250吨/小时（2台38T卸船机）、2500吨/小时（1台62T卸船机）的行星差动式卸船设

备进行分析。按照3个卸货机的要求，3个月内由于滑轮轴需要对抓斗进行检修，

那么1年内将需要对抓斗进行12次大检修。以一次55,000元为例，需要

6600,000元（包括更换轴和套、下梁镗孔等）。滑轮和套筒的维修工作量很大，

不但耗费了大量的人员和材料，还会使原来的工作效率受到影响。因此，如何有

效地降低抓斗下承梁维修的困难与成本，缩短维修周期和劳动量，从而有效地提

升抓斗手的工作效能，是当前技术工作者急需研究的话题。

1、故障问题分析

通过认真的观测，可以看出，抓斗式滑轮的上下侧上侧面与滑轮的接触面已

经出现了很大的磨损，其磨蚀深度大约为25mm；轴承的外壳已经被磨得很厉害了，

而且已经变成了一个卵形。工作时，整个主轴可以在钻孔中自由地移动。是什么

原因造成了抓斗式的滑动轴和套筒的磨损？我们先对这个转子的受力进行了研究：在转子的中部装有4个抓斗的滑轮，在抓斗抓取时，抓斗的钢索被绷紧，使该杆

承受4个下滑轮的竖直向上的张力F1；所述滑轮架的靠末端与带轮座的接触表面

所承受的带轮架垂直向下的压力F2，杆的两个末端被打开的开口顶盖施加的拉伸

力F3，滑动车轮的所述力简单地示出了滑轮的应力状态。下滑轮受力情况简图见

图l。

图1 下滑轮轴受力情况分析简图

根据对抓取时的原因进行了研究，发现在全负荷状态下，抓斗整体及所持材

料的重量主要由抓斗的钢索来支撑；因此，上滑轮的主要承重是全负荷的，但是

为何上滑轮不会发生较大的磨耗？通过对抓斗卸船机的抓取工艺的研究，我们可以看到，在打开和关闭时，悬架的摆动很频繁。对小车的工作机理进行了深入的剖析，起升、开闭、小车的牵引装置主要由卷筒、差动减速器、电机等组成。该装

置采用电动机传动的行星传动装置，带动4个单独的滚轮，分别为两组相应的旋

转方向进行的组合动作，从而实现了抓斗的升降、开闭和小货车的运转，实现了“三合一”工作。所以，在车辆行驶时，2个开闭缆索的受力状况不同，如

F1=F2。尤其是在抓斗满负荷返航时，陆侧的启闭缆索会被拉紧，并释放海上的

开关索，使车辆从海上转向陆地。在两个开闭索的作用下，开闭平衡块会发生上

下摆动，而在这个时候，抓斗处于满负荷状态，滑轮和滑轮的上部接触面上受到

的压力尤其大；当它的摩擦比它的上表面更高的时候，它的磨耗就会变得更大，

最多只能在很短的一段时间里，达到25毫米。

1.开闭钢丝绳

2.开闭平衡块

3.滑轮

4.钢丝绳保护架

5.下滑轮轴

6.轴套

7.

滑轮座

图2 下滑轮轴工作情况

此外，滑动轴上的油槽位设置不当，造成了滑动轮的润滑状况。尤其是在轴

瓦磨损后，机油难以到达需要的润滑位置，从而使轴瓦更加严重。

2、常规修复

如何在目前的条件下修复这个已经损坏的轮毂，从而让它恢复到正常的工作

状态？根据上述的研究，该轮子的磨耗与卸船小车的工作模式有关，但其工作模

式不能改变，但可以在一定的范围内，对其进行改进，降低其摇摆的次数，不过，也不能完全清除。通过对整个主轴的检查，发现整个主轴除了接近末端有较大的

磨损以外，没有其它的瑕疵，整个转子的替换是不划算的；因此，我们决定修理

这个轴心。对主轴的两个磨耗部位，使用507条进行冷焊，并用短的方法进行，

通常一次10-40mm的焊缝，等完全降温后，再进行焊接。这种方法能够在降低焊

件的焊接过程中，减少焊缝对焊件的力学性能的影响。当堆焊层比原来的规格大时，对主轴进行抛光，使之回复原来的大小，而轴承已经严重的变形，必须进行

替换；而且，为了防止这种现象的再次出现，将轴承的直径扩大到10mm，从而增

加轴承的承载表面。必须在轴长上固定，在扩容后采用10mm的减薄吊耳均衡片

来补偿，以排除干扰，并在此基础上增加了轴颈的高频硬化区域，使之适合于轴

衬的宽幅。针对钻孔的磨耗，采用先填后钻孔的办法将其重新加工成原来的大小。为了提高摩擦面的润滑性，将主轴上的油槽排设为十字交叉型。抓斗杆的设计强

度是HRC58~62，采用焊接工艺和高频热处理后，其强度能达到HRC53~57，基本

能满足使用需求，与购买一条螺杆价值上万元的成本相比，既简单实用又经济实惠，并且可以减少维修时间。

3、优化改造修复

因为整个主轴只是在接近末端处出现了较大的磨损，因此在进行了一番探讨

之后，提出了一种更好的解决办法；通过比较，选取了2种最优的方案来实现。(1)将原先的滑移摩擦力保持不变，将易磨损的两个部分更换成两个部分，在转

轴上采用热套法添加轴承，从原轴承换成孔套管；将原有1处润滑点改为3处润滑。该工艺具有以下特点：其工作寿命由4个多月增加至约6个多个月，无需再

次进行车架修理和钻孔；可以在不拆除下承梁的条件下进行施工，维修周期为

4~6小时，维修成本为15000元。(2)将摩擦模式从滑动摩擦力改为滚动式摩擦力，将原有的轴套去掉。该工艺的优势在于，其使用年限由4个多月增加到36个多

个多月，无需重新进行车轴的维修和钻孔，而且所采用的滑轮轴无需经过淬火加工，从而大大减少了生产的费用。但是，要重新设计和制作下部横杆的基础，选

择适当的支承进行组装，每套35,000元。这个办法有一个缺点，那就是一旦出

现故障，必须将整个下承梁拆卸，从而耽误了大量的生产。以上两种方式均可有

效地克服由于滑轮车轴经常需要维修的问题，8字型抓斗式，例如87号抓斗，是

改装后的首台轴承式抓斗，迄今已用了12次，历时4年；九字型夹具改装后，

已连续9次使用，历时3年，无因轴、孔磨损等问题而需要进行维修，至今仍能

正常工作，证明以上改装是有效的。

4、结语

综上所述，针对市场上62t抓斗式滑轮的主要磨损问题进行了详细的剖析与

运用，经实际使用，起到了很好的效果。在对其主要生产设备进行改造、检修的

过程中，采用了力学故障的特点和方法，并获得了良好的结果。因此，故障特性

的准确的失效特性是解决零件失效、提高机器承载力、延长机器寿命的关键，在

机械工程上，故障特性的研究已被大量的运用于维修与生产，从而提高机器的工

作效率。

参考文献