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【摘 要】门式起重机在专门铺设的轨道上运行，具有负荷能力大，运行阻力小，采用电力驱动等特点，应用很广泛。引入时域波形分析和频谱分析法对立式行星减速箱进行故障的分析和诊断。
【关键词】门座式起重机；隐蔽性故障；锥盘
前言
门座式起重机主要由旋转机构、起升机构、臂架变幅机构以及运行机构四大机构组成。旋转机构是门座式起重机的重要工作机构之一，它的作用是使起吊的货物围绕起重机的旋转中心作旋转运动，达到在水平面运送货物的目的，并与起升、变幅、运行机构配合操作，把貨物运送到起重机有效工作范围内的任意地点。
1、门式起重机运行机构
门式起重机运行机构，是车轮轴的输出端，与立式减速机输出轴套采用过盈配合装入，从而保证大车运行机构的平稳运行。但在实际运行过程中，由于电机的频繁正反转，使得减速机轴磨损，和轴套的配合产生间隙，时常有故障发生；在检修时通常拆一套减速机和车轮的运行机构需要三天时间，对车间的正常生产影响很大。
2.旋转驱动机构常见故障分析
2.1卧式制动器故障
刹车泵主要故障有：漏油，由于泵体内的皮碗疲劳损坏、管接头松动所致；压力不足，液压元件内有空气混入所致。在旋转机构正常运行时，制动瓦块与制动轮之间打开间隙较小，在旋转过程中仍然存在制动力矩。这种现象主要是由于制动器手轮定位槽或定位销损坏，造成制动臂和制动瓦块无法正常复位所致。
2.2极限力矩联轴器故障
极限力矩联轴器，顾名思义可以将旋转机构传递的扭矩限制在一个额定范围以内，比如M10-30型门机的极限力矩联轴器的额定扭矩为549±49N？M。联轴器的扭矩是由制动轮内锥面与锥盘外锥面之间的摩擦力所提供的，如果其摩擦力不足就会导致该联轴器无法传递额定的扭矩，使锥盘发生打滑。弹性柱销组件中弹性体在正常情况下的使用寿命可以达到六个月左右，但受一些特殊因素的影响，会使弹性体异常损坏。如果没有及时更换弹性体的话，柱销会与柱销孔直接撞击，从而造成柱销和制动轮的损坏。
2.3制动轮摆动
制动轮上方轴端的紧固螺母和锁紧垫圈松动，平面滚动轴承损坏，锥盘下方的大螺母松动都会使制动轮的轴向产生间隙从而发生摆动。门机在包装件、钢轨、钢板等人机配合作业中，对货物起吊、放置位置的精确度要求很高，因此要频繁地操作旋转机构来做到良好的配合。使得立式行星减速箱受到频繁的正反转冲击，从而造成减速箱箱体连接处、轴与油封配合处出现松动或出现间隙，出现漏油的现象。
2.4齿轮及齿轮轴故障
引起齿轮故障的主要原因分为两大类：第一类是由于制造和装配如齿轮配合偏差大等原因造成的故障：第二类是由于齿轮长期啮合运行而造成的故障。相互啮合的轮齿之间有相对的滚动和滑动，而相对滑动产生的摩擦力在齿轮节点两侧的方向是相反的，从而在轮齿上形成脉冲式的作用力。
由于门机旋转机构的载荷大，加之润滑不良的话齿面油膜容易发生破裂，在摩擦和表面压力的作用下产生高温，使接触区域内的金属出现局部熔焊，形成划痕和胶合。轮齿在承受载荷时，如同是悬臂梁，在齿根部受到脉冲循环的弯曲应力作用。当这种周期性的应力过高超过齿轮材料的弯曲疲劳极限时，就会在齿根部引起疲劳裂纹，并逐步延伸以致发生断齿。此外，由于门机调整起吊位置的需要，旋转机构频繁地起动和制动也可能会引起断齿。由于滚动轴承的材料缺陷、加工或装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀以及过载等原因都有可能导致轴承的损坏。此外，即使轴承的装配和运行均处于正常状态，在长期运转后轴承也会出现疲劳剥落和磨损等现象。轴承的具体故障类型有：磨损、滚道及附近表面塑性变形、表面腐蚀、轴承零件断裂、轴承零件胶合、保持架损坏、接触面疲劳剥落等。
3.门座式起重机的发展趋势
随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的门座式起重机在现代化生产过程中应用越来越大，现在根据起重机的新理论、新技术和新动向，简要论述国外先进起重机的发展趋势。
3.1通用产品向轻量化、标准化
有很多的门座式起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广。考虑综合效益，要求门座式起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。
3.2面向大型化，高速化和专用化发展
随着工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，市场竞争压力急剧增加，以及产品生产过程中物料装卸运费所占比例逐渐增加，在这样的环境里促使门座式起重机朝大型化、高速化和专用化发展。
4.隐蔽性故障的创新诊断方法
4..1采用电流监测装置监控极限力矩联轴器锥盘打滑故障
极限力矩联轴器锥盘出现打滑的初期，通过耳闻、触摸等感官检查难以做出准确的判断。然而如果没有及时发现的话，就会使故障变得严重化，比如：制动轮和锥盘报废、联轴器弹性体频繁损坏等。因此，我们创新引入一套旋转电动机电流监测装置对其进行监控。装置原理：在旋转机构起动时，如果极限联轴器的锥盘打滑无法传递额定扭矩，那么旋转电动机的负载也会低于正常起动时的负载。根据电动机相电流与电动机的负载成正比的原理，我们可以通过电动机起动时相电流值的大小来判断锥盘是否出现打滑。已知一台M10-30型门机左侧旋转机构锥盘发生打滑，旋转电动机额定电压为380V，额定电流为40A。在负载起动瞬间对其左右两个电动机进行检测发现：右侧电动机的相电流值在60-75A之间；左侧电动机的相电流值在30-40A之间。以上检测结果可以清楚地看出，左侧锥盘打滑一侧电动机的相电流值比右侧正常值低20-45A，符合之前的推论。电流监测装置由安装在电动机电源线上的电流互感器、安装在驾驶室内的电流对比装置以及与之配套的继电器等元件组成。
4.2立式行星减速箱体故障的时域波形分析和频谱分析法
立式行星减速箱箱体是密封的结构，通过感官无法对减速箱内部故障做出准确的判断，在此引入振动信号的时域波形分析和频谱分析的方法，对该减速箱进行故障诊断。减速箱的传动轴、齿轮和轴承在工作时，都伴随着振动的产生，若发，一故障时，通常会引起振动的异常增大，振动信号的能量分布发生变化。减速箱特征频率主要包括轴频、齿轮的啮合频率以及轴承的内、外圈和滚动体、保持架的频率。它们和谐频、边频相结合，成为对故障判定的依据。
参考文献：
[1]高建军，李玉玲.变频器的应用效果及其选择方法[J].沿海企业与科技.2009（05）
2]胡艳丽，董爱华.PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用[J].自动化博览.2009（05）
[3]刘朋昊.变频调速技术在起重机上的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2009（03）
[4]王吉明，叶云魁.西门子节能型轮胎式集装箱起重机电气控制系统[J].起重运输机械.2009（03）
[5]周伟.优化升级80/20t桥式起重机电气控制系统[J].天津冶金.2009（01）
[6]李方园.变频调速系统的设计与应用第6讲变频调速系统的通讯设计[J].自动化博览.2009（02）
[7]刘永峰，田洪森.国内外工程起重机发展状况研究[J].施工技术.2008（S2）
【关键词】门座式起重机；隐蔽性故障；锥盘
前言
门座式起重机主要由旋转机构、起升机构、臂架变幅机构以及运行机构四大机构组成。旋转机构是门座式起重机的重要工作机构之一，它的作用是使起吊的货物围绕起重机的旋转中心作旋转运动，达到在水平面运送货物的目的，并与起升、变幅、运行机构配合操作，把貨物运送到起重机有效工作范围内的任意地点。
1、门式起重机运行机构
门式起重机运行机构，是车轮轴的输出端，与立式减速机输出轴套采用过盈配合装入，从而保证大车运行机构的平稳运行。但在实际运行过程中，由于电机的频繁正反转，使得减速机轴磨损，和轴套的配合产生间隙，时常有故障发生；在检修时通常拆一套减速机和车轮的运行机构需要三天时间，对车间的正常生产影响很大。
2.旋转驱动机构常见故障分析
2.1卧式制动器故障
刹车泵主要故障有：漏油，由于泵体内的皮碗疲劳损坏、管接头松动所致；压力不足，液压元件内有空气混入所致。在旋转机构正常运行时，制动瓦块与制动轮之间打开间隙较小，在旋转过程中仍然存在制动力矩。这种现象主要是由于制动器手轮定位槽或定位销损坏，造成制动臂和制动瓦块无法正常复位所致。
2.2极限力矩联轴器故障
极限力矩联轴器，顾名思义可以将旋转机构传递的扭矩限制在一个额定范围以内，比如M10-30型门机的极限力矩联轴器的额定扭矩为549±49N？M。联轴器的扭矩是由制动轮内锥面与锥盘外锥面之间的摩擦力所提供的，如果其摩擦力不足就会导致该联轴器无法传递额定的扭矩，使锥盘发生打滑。弹性柱销组件中弹性体在正常情况下的使用寿命可以达到六个月左右，但受一些特殊因素的影响，会使弹性体异常损坏。如果没有及时更换弹性体的话，柱销会与柱销孔直接撞击，从而造成柱销和制动轮的损坏。
2.3制动轮摆动
制动轮上方轴端的紧固螺母和锁紧垫圈松动，平面滚动轴承损坏，锥盘下方的大螺母松动都会使制动轮的轴向产生间隙从而发生摆动。门机在包装件、钢轨、钢板等人机配合作业中，对货物起吊、放置位置的精确度要求很高，因此要频繁地操作旋转机构来做到良好的配合。使得立式行星减速箱受到频繁的正反转冲击，从而造成减速箱箱体连接处、轴与油封配合处出现松动或出现间隙，出现漏油的现象。
2.4齿轮及齿轮轴故障
引起齿轮故障的主要原因分为两大类：第一类是由于制造和装配如齿轮配合偏差大等原因造成的故障：第二类是由于齿轮长期啮合运行而造成的故障。相互啮合的轮齿之间有相对的滚动和滑动，而相对滑动产生的摩擦力在齿轮节点两侧的方向是相反的，从而在轮齿上形成脉冲式的作用力。
由于门机旋转机构的载荷大，加之润滑不良的话齿面油膜容易发生破裂，在摩擦和表面压力的作用下产生高温，使接触区域内的金属出现局部熔焊，形成划痕和胶合。轮齿在承受载荷时，如同是悬臂梁，在齿根部受到脉冲循环的弯曲应力作用。当这种周期性的应力过高超过齿轮材料的弯曲疲劳极限时，就会在齿根部引起疲劳裂纹，并逐步延伸以致发生断齿。此外，由于门机调整起吊位置的需要，旋转机构频繁地起动和制动也可能会引起断齿。由于滚动轴承的材料缺陷、加工或装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀以及过载等原因都有可能导致轴承的损坏。此外，即使轴承的装配和运行均处于正常状态，在长期运转后轴承也会出现疲劳剥落和磨损等现象。轴承的具体故障类型有：磨损、滚道及附近表面塑性变形、表面腐蚀、轴承零件断裂、轴承零件胶合、保持架损坏、接触面疲劳剥落等。
3.门座式起重机的发展趋势
随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的门座式起重机在现代化生产过程中应用越来越大，现在根据起重机的新理论、新技术和新动向，简要论述国外先进起重机的发展趋势。
3.1通用产品向轻量化、标准化
有很多的门座式起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广。考虑综合效益，要求门座式起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。
3.2面向大型化，高速化和专用化发展
随着工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，市场竞争压力急剧增加，以及产品生产过程中物料装卸运费所占比例逐渐增加，在这样的环境里促使门座式起重机朝大型化、高速化和专用化发展。
4.隐蔽性故障的创新诊断方法
4..1采用电流监测装置监控极限力矩联轴器锥盘打滑故障
极限力矩联轴器锥盘出现打滑的初期，通过耳闻、触摸等感官检查难以做出准确的判断。然而如果没有及时发现的话，就会使故障变得严重化，比如：制动轮和锥盘报废、联轴器弹性体频繁损坏等。因此，我们创新引入一套旋转电动机电流监测装置对其进行监控。装置原理：在旋转机构起动时，如果极限联轴器的锥盘打滑无法传递额定扭矩，那么旋转电动机的负载也会低于正常起动时的负载。根据电动机相电流与电动机的负载成正比的原理，我们可以通过电动机起动时相电流值的大小来判断锥盘是否出现打滑。已知一台M10-30型门机左侧旋转机构锥盘发生打滑，旋转电动机额定电压为380V，额定电流为40A。在负载起动瞬间对其左右两个电动机进行检测发现：右侧电动机的相电流值在60-75A之间；左侧电动机的相电流值在30-40A之间。以上检测结果可以清楚地看出，左侧锥盘打滑一侧电动机的相电流值比右侧正常值低20-45A，符合之前的推论。电流监测装置由安装在电动机电源线上的电流互感器、安装在驾驶室内的电流对比装置以及与之配套的继电器等元件组成。
4.2立式行星减速箱体故障的时域波形分析和频谱分析法
立式行星减速箱箱体是密封的结构，通过感官无法对减速箱内部故障做出准确的判断，在此引入振动信号的时域波形分析和频谱分析的方法，对该减速箱进行故障诊断。减速箱的传动轴、齿轮和轴承在工作时，都伴随着振动的产生，若发，一故障时，通常会引起振动的异常增大，振动信号的能量分布发生变化。减速箱特征频率主要包括轴频、齿轮的啮合频率以及轴承的内、外圈和滚动体、保持架的频率。它们和谐频、边频相结合，成为对故障判定的依据。
参考文献：
[1]高建军，李玉玲.变频器的应用效果及其选择方法[J].沿海企业与科技.2009（05）
2]胡艳丽，董爱华.PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用[J].自动化博览.2009（05）
[3]刘朋昊.变频调速技术在起重机上的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2009（03）
[4]王吉明，叶云魁.西门子节能型轮胎式集装箱起重机电气控制系统[J].起重运输机械.2009（03）
[5]周伟.优化升级80/20t桥式起重机电气控制系统[J].天津冶金.2009（01）
[6]李方园.变频调速系统的设计与应用第6讲变频调速系统的通讯设计[J].自动化博览.2009（02）
[7]刘永峰，田洪森.国内外工程起重机发展状况研究[J].施工技术.2008（S2）