电动葫芦门式起重机的故障诊断与维修

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Abstract：Same faults occur in a batch of electric block gantry cranes.in certain goods yard in the same time；basedon this，specifc force condition is understood through site stress measurement and finite element force analysis for keyparts.The crane working process is familiarized through site survey and rail ay measurement，with solutions put forward ai-ming at specifc situations。

Keywords：electric block gantry crane；stress measurement；finite element analysis某金属物流园区钢材市场有 4台 16 t电动葫芦门式起重机，这批起重机用于货场内装卸钢材。

在某-段时期内，这批起重机相继出现相同故障而被迫停止使用。

1 电动葫芦门式起重机具体故障经对这批起重机现场使用观察，其主要故障如表 1所示。

这批起重机的故障中行走机构故障最为频繁，鞍梁开裂和变形对使用安全影响最大。

2 电动葫芦门式起重机故障分析通过对这 4台电动葫芦门式起重机的安装、使用、维修和维护情况的详细了解，从现场使用方面分析故障出现的原因；通过对全部 4台电动葫表 1 电动葫芦门式起重机主要故障-览表- - ～ 起重机编号 故障情况 -- 1号 2号 3号 4号 大车啃轨 、/ 、/ ， 、/行走机构电机频繁烧毁 、/ 、/ 、/ 、/行走机构制动器失效 、/ ， 、/ 、/行走机构减速器耳板开裂 ， 、/ 、/ ，鞍梁开裂 、/ 、/ 、/ 、/鞍梁腹板凸出或凹陷 、/ 、/ 、/ 、/主梁开裂 ， 、/ ，主梁下端工字钢磨损 ， 、/ 、/注：、/表示该起重机出现此种故障；/表示该起重机未出现此种故障。

3 结论1)按上述方案 2整改后，堆料机运营数年，没有共振现象发生，系统运行正常。

2)数年后 ，由于业主要求提高系统生产率，采用备用预案，在设备大修期间，将驱动滚筒直径提高到4，1 250 mm。使用至今无共振发生，系统运营正常。

3)工程问题是复杂多样的，具体问题还需具《起重运输机械》 2013 (9)体分析，理论分析与实际工况结合，才能找到最佳的解决方案。文中介绍的共振整改方案，可供相关工程技术人员参考。

作 者 ：韩刚华地 址 ：北京东城永定门西滨河路 8号院 7号楼中海地产广场东塔 12层华电重工股份有限公司邮 编：100077收稿 日期 ：2012-11-22- 85 - 芦门式起重机的详细检查，经对其中的3号机进行应力测量和有限元分析，从结构设计方面分析故障出现原因。

2.1 电动葫芦门式起重机现潮查分析这批电动葫芦门式起重机无使用维护、保养记录，其使用检查和维护保养不及时，设备状况较差。当起重机出现轻微故障时没有及时处理，故障会越来越严重，最终造成设备损坏，不能使用 。

通过对大车行走机构和大车轨道的勘查，发现2轨道高低差及同-轨道高低差超差，其最大高低差达70 mm，个别轨道接头间隙较大，轨道未与地基垫实。轨道铺设不合规范使得起重机行走时两侧运行阻力不同，大车行走不同步便出现啃轨现象。

在对行走机构所选电机进行选型校核时，计算得出所选大车运行电机功率刚好等于理论计算所需功率。当行走机构频繁使用或运行阻力意外增加时，运行电机很容易发热至电机烧毁。

这批起重机大车行走机构的电机频繁烧坏，由于生产任务繁重，有时未返厂维修，而是由工人或个体摊贩 自行修理。当起重机-侧电机突然烧坏，只剩单侧电机驱动时，必然会造成大车的严重不同步和啃轨。此外，大车电机修理的不规范，造成电机特性的差异，2电机的滑差率不同，运行时车轮的转速不-致，也会造成起重机啃轨，进-步增加了单侧电机的运行阻力，使运行电机始终处于不利的工作状态。

由于大车行走电机选型功率较小，其 自带制动器制动力矩较小，刹车距离较长，使得制动器温度过高，磨损严重，长时间不加维护便会失效。

当制动器失效时，为了停车位置准确，司机-般在停车时反转行走电机来对位，对电机减速器造成非常大的冲击，也对起重机 的结构产生较大冲击。

大车运行机构减速器固定耳板两侧均应有减振垫，现场为刚接，且间隙不等，直接导致大车起制动时硬碰硬的内力无法释放，对减速器耳板造成较大冲击，直至断裂。

起重机的电动葫芦与工字钢在运行过程中有发生摩擦现象，葫芦部分行走车轮与工字钢下翼缘板连接紧密，部分行走车轮与工字钢距离过大。

- 86 - 这些都是安装不合规范造成的，应重新进行安装调整 。

由于货场年钢材吞吐量为230万 t左右，货场有门式起重机 14台 (其中6台 16 t的，8台 10 t的)，考虑有时采用汽车起重机，估算 16 t门式起重机年工作量 1O万 t，属于使用较频繁，-般不宜选用普通的电动葫芦门式起重机。

2.2 电动葫芦门式起重机有限元分析由于这批起重机鞍梁部位普遍出现开裂现象，通过有限元分析，计算其受力情况，分析其设计是否合理。通过Ansys有限元分析软件建立该起重机分析模型，见图 1。

图 1 电动葫芦门式起重机有限元分析模型当在跨中施加额定 16 t载荷和有效悬臂处施加额定 16 t载荷时，起重机鞍梁部位应力云图如图2和图3所示。

13 404 40 066 66 728 93 39l l2O 053图2 跨中施加 16 t载荷应力云图由应力云图可知，当起重机跨中施加 16 t额定载荷 时，鞍梁拐角处所受 的最大应力为 120MPa；当起重机有效悬臂处施加 16 t额定载荷时，鞍梁拐角处所受的最大应力为 172 MPa。当起重机未施加载荷时，鞍梁拐角处 自重应力为 40 MPa。

《起重运输机械》 2013(9 1N0DLA S0LUTloNSTEplSUBlTn 芷lSY(NOAVG)RSYSODM X3l 771SMN-17l 861SM X68 545l71 86-118438-65 014 -11.59 41 833- l45 149 -91 726 -38 302 15 122 68.545图3 有效悬臂处施加 16 t载荷应力云图因此，当在起重机有效悬臂处施加 16 t额定载荷时，鞍梁拐角处所受的最大应力为212 MPa，超出Q235钢的许用范围。由于鞍梁拐角处为直角连接，其应力集 中现象比较突出，鞍梁拐角处实际受力状态更为恶劣。

2.3 电动葫芦门式起重机应力测量由有限元分析可以看出，施加载荷时，鞍梁拐角处应力最大。为了了解鞍梁拐角处具体受力情况，对有限元分析结果进行验证，在该拐角部位进行应力测量。由于该部位受力情况复杂，主应力方向未知，故采用 60。应变花进行测量，见图4。各应变片应力测量所得结果如表2所示。

表 2 各应变片应力测量所得结果载 荷 在 载荷在s/m载荷 非 司 机 室 司机室侧工况 在跨中 侧 有 效 悬 有 效 悬臂处 臂处Q/t 16 16 16应变片号 负载应力值 /MPa1 1.5 -69.8 -35.22 38.1 ～152.7 -58.83 15.6 ～126.0 -53.74 -44.6 33.7 25.95 8.4 2.6 20.O6 77.7 -33.O 21.3由表2经过 60。应变花分析计算可以得出危险截面受力情况，结果如表 3所示。

《起重运输机械》 2013(9)60应变花图4 应力测量布片图表 3 危险截面受力结果 MPa自重 负载 合应力 安全 测点号 结构材质应力 0 应力 - 系数 n1 -40 -196 -236 Q235B2 -42 -28.2 -7O.2 Q235B 3.3由以上应力测量数据可以看出，该起重机结构在 (第 1点)应力最大。非司机室侧有效悬臂处额定载荷起吊时，最大应力大于许用应力值。

3 电动葫芦门式起重机问题整改方案3.1 大车啃轨1)故障原因：轨道高低差超差；大车行走电机修理不规范，电机特性改变。

3.2 行走机构电机频繁烧毁1)故障原因：轨道高低差超差；所选电机功率偏校2)整改方案：调整轨道；重新选择电机和减速器。

3.3 行走机构制动器失效1)故 障原 因：制动 电机选 型不 当；操作不当。

3.4 行走机构减速器耳板开裂1)故障原因：减速器耳板与运行机构刚性连- 87 - 基于有限元分析和实测的起重机裂纹原因分析黄祥声辅省特种设备检验研究院 福州 350008文章编号：1001-0785(2013)09-0088-02某港口-台 M02型门座起重机上支撑环与支腿连接部位经宏观检查和无损检测发现多达26条裂纹，其中-侧的焊缝及母材均出现穿透性裂纹，最大焊缝裂纹长度为 550 mm，母材裂纹可见长度为 250 mm。该型门座起重机为交叉刚架式门架系统，在 20世纪 80年代末至 90年代初曾大量生产。，由检验数据统计，该型起重机服役 1O年后频繁出现类似裂纹故障，且此类故障修复之后容易复发，具有很强的普遍性和危害性。

1 设备概况该台设备于1994年5月投入使用，整机工作级别为 A6，主要用于吊运水泥、沙子、煤以及其他杂货，大多为抓斗工况，年平均装卸量为 3O万t、每天工作约 15 h、每小时约25次作业循环，每次平均装卸货物为 3.36 t。

2 裂纹原因分析2.1 设计缺陷导致缺陷处应力超过疲劳极限如图1所示，对同型号起重机进行有限元建模分析结果显示该区域应力值为 1 13 MPa。运用电测法进行应力测试测得该部位承受交变应力，最大拉应力为96.6 MPa、最大压应力为 -108.9 MPa。经分析、测试表明，该部位拉应力较大，但未超过Q235钢的许用应力值，如果只承受静态单向应力，塑性材料在此种应力水平下应不会发生裂纹。

从图2可以看出，该处承受着对结构损伤严重的交变载荷，实测最大应力幅值高达205.5 MPa。

2)整改方案：减速器耳板与运行机构间加减振垫；对操作人员进行培训，不反转电机定位。

3.5 鞍梁开裂1)故障原因：轨道高低差超差；制造工艺问题，出现应力集中。

3.6 鞍梁腹板凸出或凹陷1)故障原因l轨道高低差超差；制造工艺问题，出现应力集中。

4 结语通过对这-批电动葫芦门式起重机出现的问题进行分析和整改可以看出，起重机故障的发生往往包含多种因素，要综合考虑 J。日常的维护保养工作对起重机正常工作发挥重要作用，企业在起重设备管理方面要更加重视。在起重机选型方面，要根据现场作业量选择合适类别型号起重机，以免设备疲劳运行，故障频发。