丁炳乙
（連云港港口控股集團徐圩有限公司，江蘇連云港 222042）
摘 要：對港口門座式起重機回轉支承外齒斷裂原因進行分析，提出快速有效的修復方案，降低門機停機損失，延長回轉支承使用壽命，改進門機回轉支承的使用管理與維護，防范回轉支承斷齒故障再次發生。
關鍵詞：港口；門座式起重機；回轉支承；斷齒修復
1 回轉支承概述
回轉支承又叫轉盤軸承，它有內外圈、保持架、滾動體、密封體等構成，分為無齒式、外齒式、內齒式的四點接觸球軸承、雙排角接觸球軸承、圓柱滾子、三排圓柱滾子軸承等多種型式，可以同時承受較大的軸向、徑向載荷和傾覆力矩，主要用于港口機械、鋼鐵、冶金、工程機械等重型行業。
2007年以來，連云港港口建設加快步伐，特別是“一體兩翼”戰略實施，據統計，近10年連云港及其兩翼港區累計安裝門座式起重機約60多臺，以東源港務公司為例，4個10萬噸級泊位分別安裝了4臺40-37、2臺40-39和10臺40-43型門機，全部都使用了回轉支承。
回轉支承主要用于起重機上部轉盤和下部圓筒體門架的聯接，通過傳動機構的驅動小齒輪與回轉支承外齒嚙合，承接和傳遞回轉機構全部載荷。
2 回轉支承斷齒情況分析
2.1回轉支承斷齒情況
2012年11月3日5時，東源港務分公司門機一班某司機駕駛MQ40型門機在58#泊位“海州6”輪5艙進行紅土鎳礦卸船作業，門機起升過程中，抓斗臨近艙口時，忽然聽到回轉齒圈部位異響，遂停機檢查，發現在回轉支承平行于軌道方向海側45°位置處一外齒斷裂，見圖1。
該門機2009年1月安裝調試，8月正式投入使用，作業時工屬具為輕型鎳礦抓斗，抓斗重15.6t、容積18m3，貨物比1.3t/m3，力矩裝置顯示實時負荷31t（含抓斗），船艙內無機械，艙口無刮擦、無變形。
2.2回轉支承斷齒原因分析
回轉支承斷齒的原因主要有兩種：疲勞強度斷裂、沖擊過載斷裂。
疲勞斷裂主要是齒根受彎曲應力，引起初始疲勞裂紋，裂紋不斷擴展，最終導致齒輪折斷；沖擊過載斷裂主要是由于短時過載或嚴重沖擊，靜強度不夠而導致全齒折斷或局部折斷。
據調查，回轉支承設計壽命為25000工作小時，全負荷運轉轉數15萬次，發生斷齒的回轉支承累計工作臺時11007小時，尚未到疲勞斷裂期，回轉支承外齒系突然斷裂，斷齒痕跡清晰，無明顯老舊痕跡，說明回轉支承受力異常，沖擊過載引起外齒斷裂。
側隙大小是影響回轉支承載荷和兩側回轉驅動齒輪受力的重要因素。經檢測，回轉支承一側與小齒輪嚙合側隙為3mm，嚙合標準側隙為0.8mm-1.5mm，側隙偏大導致齒輪嚙合面積減少，局部應力過大，造成外齒斷裂。
3 回轉支承斷齒的修復工藝
2008-2012年，連云港及周邊港口門座式起重機回轉支承發生斷齒等故障約有5起，普遍采用的方法都是更換新的回轉支承。
港口作為服務型單位，一切都是以船舶和生產裝卸為核心，東源公司58#泊位是連云港港10萬噸級重點通用泊位，長時間停機勢必對生產造成巨大影響。更換新回轉支承，采購周期要30天，維修成本高達82萬元，回轉支承就此報廢。經技術人員調研，公司決定對回轉支承斷齒進行修復，主要方法是局部補焊和鑲齒修復。
一是殘齒修補。檢查、清理、清潔殘齒，用500℃高溫多層融焊方式局部修補、打磨，保持殘齒齒根足夠回火強度、外觀平整，進行齒輪根部探傷，確認齒輪根部及相鄰位置無裂紋，見圖2。
二是新齒焊接。準備一個大小、模數相同的新齒，根部加工雙45°×10角，根據齒隙和齒高調整定位，雙邊坡口交互焊接，用異種鋼焊條進行分層堆焊，緩慢加溫，避免冷風。
三是修補打磨。新齒堆焊結束加溫到300℃保溫2小時慢冷，對焊縫進行100%UT+RT探傷，確保焊縫質量，保證齒根強度，開展相鄰齒隙、節圓厚度、齒頂高測量，進行修補打磨。
四是監護使用。取消回轉機構高速檔，降至額定負荷80%監護運行，連續運行8小時后，檢查修復齒輪及無異常，恢復正常使用。
4 結束語
（1）東源公司58#泊位3#門座式起重機回轉支承外齒斷齒修復僅用時2天，修復費用1.6萬元，直接節約維修費用80多萬元，極大的減少了門機停機時間，降低了設備故障給港口生產帶來的損失。
（2）截止2016年8月底，修復后的回轉支承使用情況良好，回轉支承修復后累計使用16200h，裝卸貨物約470萬t，延長了回轉支承的使用壽命，創造了較好的經濟效益，并對回轉支承類似斷齒故障的處理提供了極大的借鑒。
（3）回轉支承斷齒修復后，公司先后開展了港口門座式起重機回轉支承軟帶位置調整、密封圈及保持架材料優化、回轉支承潤滑點增設、回轉驅動齒輪定位圈調整、開式齒輪固體復合潤滑技術及規范操作等一系列課題研究，取得了非常顯著的成果。
來源：《科技創新與應用》2017年第1期
