工業(yè)起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的故障分析與改進(jìn)

工業(yè)起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的故障分析與改進(jìn)

主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)無(wú)替代lago鋼鐵公司50噸電爐主要由125噸厚著裝載，50噸重起載機(jī)在冶金生產(chǎn)過(guò)程中必須懸掛必要的鐵水。該起重機(jī)屬于單車(chē)作業(yè),無(wú)替代,作用重大,直接關(guān)系到生產(chǎn)能否有效、順利的進(jìn)行。由于該起重機(jī)購(gòu)進(jìn)成本較低,廠家在制作與安裝過(guò)程中存在較多的設(shè)計(jì)與安裝缺陷,尤其是主鉤提升系統(tǒng)與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),在使用過(guò)程中安全系數(shù)較低。實(shí)踐表明,該起重機(jī)自投產(chǎn)使用以來(lái),故障頻發(fā),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1主鉤提升系統(tǒng)主鉤提升電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)軸串現(xiàn)象,使用壽命低;主鉤傳動(dòng)軸滾鍵;主鉤聯(lián)軸器打齒,發(fā)生過(guò)溜鉤事故。2吊鉤旋轉(zhuǎn)軸承使用壽命低旋轉(zhuǎn)電機(jī)極易燒壞;旋轉(zhuǎn)軸扭斷;傳動(dòng)聯(lián)軸器打齒;減速機(jī)支撐底座開(kāi)焊、扭曲變形嚴(yán)重;吊鉤旋轉(zhuǎn)軸承使用壽命低。由于該起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)故障的頻發(fā),不僅給電爐煉鋼生產(chǎn)帶來(lái)大量的熱停時(shí)間,且對(duì)其的維護(hù)費(fèi)用非常高,已不適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)高效率、快節(jié)奏的需要。因此對(duì)起重機(jī)主鉤提升與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的改造勢(shì)在必行。3項(xiàng)目措施和實(shí)施3.1故障機(jī)理分析該125噸起重機(jī),為50噸電爐國(guó)產(chǎn)化擴(kuò)容改造時(shí)安裝使用,其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。針對(duì)該起重機(jī)在使用過(guò)程中,主鉤提升系統(tǒng)與吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所發(fā)生的設(shè)備故障。經(jīng)過(guò)充分的分析與反復(fù)的論證,將導(dǎo)致設(shè)備安全隱患的因素,針對(duì)性的歸納為以下幾點(diǎn)。3.2主鉤提升系統(tǒng)3.2.1電機(jī)與控制軸器所允許的偏差由于主鉤與減速機(jī)之間采用帶有浮動(dòng)軸的連接方案,如圖1所示。浮動(dòng)軸兩端裝有齒輪聯(lián)軸器,該聯(lián)軸器所允許的偏斜角不大于30°。因此,安裝電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)允許的最大不同軸度為:α由于行車(chē)主鉤傳動(dòng)軸A=520mm。α實(shí)際測(cè)量表明電機(jī)與減速機(jī)間的水平偏差為20mm,已大大超出所允許的誤差范圍。因此,主鉤提升系統(tǒng)在提升的過(guò)程中,電機(jī)受到較大的軸向作用力,產(chǎn)生電機(jī)軸串的故障。3.2.2主鉤子的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)不合理加工精度差,在承受較大扭矩載荷的條件下,經(jīng)常發(fā)生傳動(dòng)滾鍵的故障。3.2.3軸向傳動(dòng)誤差齒輪聯(lián)軸器在安裝使用過(guò)程中,要求齒寬接觸長(zhǎng)度不得小于70%,軸向傳動(dòng)量不得大于5mm。而實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)表明,齒寬接觸長(zhǎng)度為50%,軸向串動(dòng)量為10mm。以此聯(lián)軸器在使用的過(guò)程中易發(fā)生打齒,從而導(dǎo)致溜鉤事故。3.3鉤子旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)3.3.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)在升鐵水包中的偶矩變化吊鉤組旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)如圖2所示,通過(guò)計(jì)算與分析得知,當(dāng)?shù)蹉^提升鐵水包重量較大、旋轉(zhuǎn)軸承磨損及潤(rùn)滑不良時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)吊鉤提供的外力偶矩將達(dá)不到吊鉤旋轉(zhuǎn)得正常要求。改造前,吊鉤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所采用的電機(jī)為0.8kW,已無(wú)法滿足工作要求。3.3.1旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)不合理旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)直徑小,其抗扭截面系數(shù)小,當(dāng)傳動(dòng)軸受到較大外力偶矩時(shí),所受到的剪切應(yīng)力過(guò)大,旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)扭曲變形及扭斷的故障。3.3.2軸承安裝不合理改造前采用聯(lián)軸器為CLZ4型,其強(qiáng)度達(dá)不到使用要求,出現(xiàn)打齒的現(xiàn)象。3.3.3旋轉(zhuǎn)電機(jī)地板的設(shè)計(jì)不合理強(qiáng)度達(dá)不到要求,出現(xiàn)扭曲變形及其開(kāi)焊的現(xiàn)象。3.3.4旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)自身磨損不能進(jìn)行在線加油,一方面導(dǎo)致軸承磨損嚴(yán)重,使用壽命低,另一方面增大旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所受到的力偶載荷,影響電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器的安全可靠性。3.4制定和修改措施針對(duì)影響起重機(jī)主鉤提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可靠性的各種因素,制定了相應(yīng)的改造措施,其具體措施及改造內(nèi)容如下。3.4.1主鉤傳動(dòng)軸的安裝第一,重新調(diào)整、安裝主鉤電機(jī),減小提升電機(jī)與減速機(jī)間的安裝誤差,消除電機(jī)所受軸向力。第二,主鉤傳動(dòng)軸合理設(shè)計(jì)加粗傳動(dòng)軸軸頸與傳動(dòng)鍵的尺寸。同時(shí),嚴(yán)格控制傳動(dòng)軸的加工精度,保證安裝時(shí)的配合尺寸,從而綜合提高主鉤傳動(dòng)軸的可靠性與使用壽命。第三,優(yōu)化聯(lián)軸器的安裝工藝,控制安裝精度,保證齒寬接觸長(zhǎng)度大于70%,軸向傳動(dòng)量小于5mm。同時(shí)合理潤(rùn)滑,延長(zhǎng)聯(lián)軸器使用壽命,杜絕打齒現(xiàn)象發(fā)生。3.4.2旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)第一,優(yōu)化電機(jī)選型,提高吊鉤旋轉(zhuǎn)力矩。針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)燒壞的問(wèn)題,課題小組通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算校核,重新對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行選型,將原來(lái)使用的0.8kW,改為1.1kW。第二,合理設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)傳動(dòng)軸,提高其剪切應(yīng)力。通過(guò)增大旋轉(zhuǎn)軸直徑,提高其抗扭截面系數(shù),減小旋轉(zhuǎn)軸在吊鉤運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所受到的剪切應(yīng)力。杜絕旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)扭曲變形及其扭斷的故障。第三,聯(lián)軸器改造,由原來(lái)使用的CLZ4型齒式聯(lián)軸器改為CLZ7型,提高其受力強(qiáng)度。提高其使用可靠性與使用壽命。第四,對(duì)旋轉(zhuǎn)鉤頭減速機(jī)支撐底座進(jìn)行加固改造,防止減速機(jī)擺動(dòng),同時(shí)方便維修作業(yè)。第五,設(shè)計(jì)吊鉤旋轉(zhuǎn)軸承加油孔,提高軸承使用壽命,減小旋轉(zhuǎn)阻力。4建立和完善起重機(jī)統(tǒng)一可靠性分析與改造通過(guò)對(duì)該125噸起重機(jī)主鉤提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可靠性分析與改造,一方面保證起重機(jī)有效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行,另一方面大大降低該起重機(jī)的維護(hù)維修成本。具體效果如下。4.1主鉤提升系統(tǒng)的運(yùn)行通過(guò)對(duì)主鉤提升電機(jī)安裝誤差的調(diào)整、傳動(dòng)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器安裝精度的提高,有效地優(yōu)化了主鉤提升系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。即保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性又提高了提升電機(jī)、主鉤傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器的使用壽命,降低備件成本。4.2優(yōu)