张茂捷

摘要：厦门集装箱码头集团有限公司海天分公司的L42/43/44/45四台龙门吊运行超过19年，大车驱动齿轮箱在使用过程中经常出现齿轮和传动轴磨损、传动异响、齿轮箱渗漏严重等问题，损坏后维修成本及时间成本较高，严重影响设备的完好率及保障率。為提高设备的工作效率，对齿轮箱的升级改造尤为重要。

关键词：齿轮箱;链轮;成本;环保

1  概述

厦门集装箱码头集团有限公司轮胎吊L42-L45是由大连大起集团有限责任公司2001年制造完成的，至今已有19年时间。其中大车驱动齿轮箱是SEW的，最近几年在使用过程中经常出现传动异响，齿轮箱输出轴端漏油，甚至齿轮轴断齿及断轴等严重等问题，损坏后维修周期较长，需长时间停机，严重影响设备的完好率、保障率及公司的环保要求，需进行改造提升其稳定性。

2  存在问题及原处理方法

我司这四台龙门吊使用年限已达19 年，在作业过程中大车齿轮箱经常出现齿轮和传动轴磨损、传动异响、齿轮箱渗漏严重等问题。

2.1 齿轮箱漏油严重原因（见表1）

齿轮箱漏油（如图1）问题不符合公司的环保要求，同时也会损害齿轮箱内部齿轮。

2.2 大车传动异响，无法正常运行原因（如表2、图2和图3）

齿轮箱维修费用高，每次更换齿轮或传动轴的维修及安装成本（单个齿轮箱）都超过一万块钱。据统计近两年内损坏周期在三到六个月之间，维修停机时间都超过20天。如更换全新一套齿轮箱（两个）成本需超过17万（L43现已更换全新齿轮箱）。

3  现改造方案简述

为了解决此问题，通过计算，我们发现最初的设计大车驱动机构的传动比分配不是很合理。存在齿轮箱传动比过大，链轮驱动传动比较小。这样的选型使齿轮箱齿轮和传动轴的受力较大，会影响齿轮箱的寿命。由于采购更换新的齿轮箱交期太久，成本过高;齿轮箱维修周期也较长，维修成本也较高。考虑到大车驱动系统里链轮副的安全余量较大，经技术讨论商量，可通过把齿轮箱链轮的齿数减少来增加大车驱动总传动比，大车驱动的速度将会降低，可以大大改善齿轮和传动轴的受力。由于原设计L42-L45龙门吊速度过快，应进行限速，所以降低大车速度不会影响正常作业。

3.1 本项目改造分为如下

将L42-L45龙门吊的原来的大车驱动机构的小链轮由原来的Z=27齿改为Z=17齿，并减少大车驱动的链条。（L42已改造试机中）图4和图5分别为链轮改造前后对照图。

3.2 改造的主要零部件清单 （见表3）

3.3 改造费用（表4）

平均每台（两个）费用11000元。

3.4 改造前后技术参数对照 （见表5）

①大车齿轮箱链轮安装完毕后进行了必要的试车验收，如表6所示。

②大车行走及加减速时电流检查：

1）改造前的起步电流范围在（60-210A）;匀速加速到最快期间电流在（60-230A）之间跳动厉害，范围也较大。

2）改造后的起步电流范围在（40-130A）;匀速加速到最快期间电流在（40-100A）峰值降低，电流也相对平稳很多。

4  结语

随着港口生产日益繁忙，龙门吊在港口的已是必不可少的设备。大车行走是其核心机构。在经过对其链轮的改造完成并经过现场调试完毕后，设备投入生产运行，经过一段时间的跟踪观察，改造效果达到预期。

优点：

①齿轮箱输出扭矩M=9550*P/n*i （P为电机功率原功率为（97.95kW），改造后为（76.42kW），n为电机转速（相同1465rpm），i为齿轮箱的传动比（相同29.22））算出结果为14559N.m相比改造前18660N.m减少了22%，大大改善齿轮和传动轴的受力。

②运行时电流峰值降低40%，且平稳很多。

③改造成本相比维修及拆装成本减低很多，再以长期的经济性来说，成本节约显而易见。

④减少齿轮和传动轴的受力同时也可改善齿轮箱输出轴磨损，减少漏油情况，符合公司的环保要求。

缺点：大车驱动的速度将会降低，大车空载速度V=n/i1/i2*D*3.14/1000（n为额定转速（1465rpm），i1为减速箱速比（29.22），i2链传动速比（2.94），D为轮胎直径（1460mm））算出结果为79m/min相比改造前下降37%。但原设计L42-L45龙门吊出厂速度125m/min过快，都进行限速减速25%（至100m/min）。现公司节能减排进行了油改电改造所铺设的滑触线要求（每段长度平均200米）大车行走范围的要求及安全因素考虑，大车的行走速度再次降低，全速控制在80-85m/min。同时也与操作部多次测试，对工作效率无影响，所以降低大车速度不会影响正常作业。

L42已改造运行近一年时间，齿轮箱无损坏事件出现，运行效果良好，操作部反馈无影响工作效率。L44、L45也陆续改造完成。（备注：L43已更换全新齿轮箱）

使用环境条件：沿海户外使用环境，气温在0-+50℃;最大相对湿度100%，年平均相对湿度80%，24小时有凝露;工作状态下最大风速：20m/s;非工作状态下最大风速：64.2m/s。

执行标准：GB3811-2008《起重机设计规范》;GB6057-2010《起重机安全规程》;GB/T 5905-86《起重机试验规范和程序》;GB/T14783-2009《轮胎式集装箱门式起重机技术条件》;IEC 国际电工技术委员标准。

参考文献：

[1]吴序堂.齿轮啮合原理[M].西安：西安交通大学出版社，2009.

[2]张培林.齿轮箱故障诊断的油液、振动信息融合方法[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]蒋晓波.装卸机械电气设备与维修[M].大连：大连海事大学出版社，2005.