80吨龙门吊走行机构轴承故障分析与解决措施

王雄

摘 要：分析了门式起重机走行机构轴承频繁损坏的原因——起重机偏载、走行轨道的轨距、标高偏差超过允许范围，提出了几种解决措施并进行了比较分析，最终采用更换轴承类型的方法解决了问题。

关键词：门式起重机；走行机构；轴承；故障分析；解决措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.070

0 前言

门式起重机是建设高速铁路预制梁不可缺少的设备，主要用于预制梁场内模板、钢筋笼或其他重物的起吊、转移等工作。走行机构承载整机与吊物的重量，通过电机与减速机驱动钢轮在钢轨上行走。走行机构轴承采用圆锥滚子轴承，设计工作时间为1000小时，而实际工作中，本门式起重机的轴承通常仅运行8至10周（448-560小时）就发生损坏，更换一次轴承至少需要停工4小时，严重降低了生产效率，产生了一定的经济损失。

1 故障分析

1.1 起重机偏载

门式起重机跨度为40m，共16个钢轮（每侧行走机构设置8个钢轮），整机重量为G（=110t），其中天车重量为G天车（=10t）。

由以上计算可知，跨端极限位置起吊工况与跨中位置起吊工况相比，钢轮所承受的最大载荷差别较大，即偏载现象造成轴承上的载荷急剧增大。滚子轴承的寿命随载荷增大而降低，因此，偏载是造成轴承频繁损坏的原因之一。

1.2 走行轨道的轨距、标高偏差超过允许范围

根据GB 50278-2010《起重设备安装工程施工及验收规范》[2]，同一截面内两平行轨道标高的相对差，不应大于5mm；轨道沿长度方向上，在平面内的弯曲偏差，每2m检测长度范围内不应大于1mm，在立面内的弯曲，每2m检测长度范围内不应大于2mm；在起重机跨度大于10m时，轨距允许偏差按照下式计算，且最大值为±15mm。

上式中，为轨距偏差（mm），为起重机的跨度40m。

综上所述，本起重机走行轨道的标高偏差不应大于5mm，轨距偏差不应大于10.5mm。

若实际走行轨道的轨距、标高偏差超过以上允许范围，将分别导致钢轮相对于轨道的水平偏斜与垂直偏斜。本起重机原采用的圆锥滚子轴承的允许偏斜角为2，即0.033°，若超过此允许值，圆锥滚子轴承便会发生破坏。

采用对角线测量法[3]，实测数据表明在每側大车基距10.73m长度范围内，轨距偏差为4.3mm - 11.4mm，产生钢轮（轴承）偏斜角0.023°- 0.061°，超出了圆锥滚子轴承的允许偏斜角，因此容易发生损坏。

2 解决措施

2.1 解决措施分析与采用

针对以上故障分析，解决走行机构轴承频繁损坏的措施有三种：（1）更换更大型号的圆锥滚子轴承，以适应偏载产生的轴承承载增大，此种方法需要新制或改造钢轮轴、钢轮、传动系统等相关部件；（2）校正钢轨，使钢轨轨距、标高偏差达到允许限值，但此钢轨基础已固定，校正难度和成本较高；（3）更改轴承类型，以适应轴承所受的较大径向载荷与较大角度偏斜。

综合考虑解决成本、解决效率、解决难易程度，决定将走行机构中圆锥滚子轴承更换为调心滚子轴承。

调心滚子轴承有两列对称型球面滚子，外圈有一条共用的球面滚道，内圈有两条与轴承轴线倾斜一定角度的滚道，具有良好的调心性能，能补偿同轴度误差。在较低转速下，可承受较大的径向载荷，同时也能承受任双向作用的轴向载荷，特别适用于重载或振动载荷下工作。当轴受力弯曲或安装不同心时轴承仍可正常使用，调心性随轴承尺寸系列不同而异，一般所允许的调心角度为1° - 2.5°，具有较好的抗冲击能力。

调心滚子轴承的以上性能可较好适应起重机偏载与钢轨轨道的轨距、标高偏差情况，且调心滚子轴承在国内外用途广泛且技术成熟，所以决定把圆锥滚子轴承更换为调心滚子轴承。

2.2 调心滚子轴承的计算校核

（1）每个钢轮中装有两个轴承，轴承径向载荷：

（2）根据既有的轴承装配尺寸，选择调心滚子轴承的型号为22220CA/W33，设计使用寿命10000h，按照下式进行校核：

参考文献：

[1]孙民，踪雪梅等.轮胎式提梁机行走系统的结构分析[J].起重运输机械，2010（12）：30-32.

[2]中国机械工业联合会.起重设备安装工程施工及验收规范[S]. 北京： 中国计划出版社，2010（12）.endprint