某型大吨位气动葫芦常见故障维修

张有卿

(青岛北海船舶重工有限责任公司，山东青岛 266520)

随着修船发展，坞期控制已经成为船厂生产安排的重点，特别是在直接影响坞期的轴桨舵系修理工程中，大吨位起重吊拉越来越多，如船舶推进器的质量可达百余吨。由于修船坞期短平快的特点，专用轴桨作业车和大吨位滑轮组满足不了坞期要求，目前各船厂广泛采用气动起重机 (以下简称气动葫芦)进行吊装作业，取得了不错的效果。

目前船厂配备的大吨位气动葫芦以进口为主，本文以我厂配备的某型德国气动葫芦为例，介绍其结构原理及常见的故障解决。

1 结构原理

气动葫芦主要由动力部分、传动部分和承重部分组成，附属服务配件包括风管、风包、气动3联件等。

1.1 动力部分

1)该型气动葫芦采用带制动功能的叶片式气动马达作为动力输出，主要部件包括定子、转子、叶片、弹簧胶圈。叶片式气动马达适用于需要带负载频繁启动、无极调速、经常改变旋转方向以及防爆安全的场合，特别是其适应负载的软特性，即随着负载增加，马达的转矩增加、转速降低，马达的工作压力也会随之增大。当超过马达最大输出转矩时马达自动停转，并不会产生故障。

2)马达制动部分。

(1)内部制动。如图1所示，在定子内腔两端面上设有摩擦面，一面为定子固定端面，另一面为活动摩擦面，在外部弹簧力作用下活动面挤压转子，两侧形成制动力，从而使马达处于常制动状态。工作时，马达内腔气压克服弹簧力顶开活动面，转子旋转，当气压降低则马达制动。主要用于15 t及以下较小吨位气动葫芦。

(2)外部制动。如图2所示，形成制动的3个摩擦面从左至右依次为定子壳体制动面、固定在转子轴上的刹车片和固定在定子上的弹簧刹车碟。工作时，气压通过控制气路作用于汽缸活塞，当压力足够，汽缸活塞伸出一定长度，通过杠杆作用，压缩弹簧刹车碟片厚度，使3个制动摩擦面脱离，刹车打开。当风压减小，金属弹簧刹车碟在自身弹簧力作用下恢复初始厚度，形成制动。这种制动形

图1 气动马达内部制动原理图

图2 气动马达外部制动原理图

式主要应用于25～100 t大吨位气动葫芦。

3)控制气路原理。图3为气动马达气路原理图，当拉动起升开关，手动换向阀K切换至左位，A路进气，主气路至马达，控制气路经过载保护回路打开刹车。过载保护回路的工作原理:拉动起升开关，压缩空气一路经换向阀K1到达梭阀、刹车汽缸，使刹车打开马达工作，一路经节流至气室C，延时升压，K2保持断开;随负载变大，气马达软特性的特点使A路工作压力相应变大，气室C压力升高至克服K2预设弹簧力，则换向阀K2切换左位输出信号，使K1断开，马达刹车，达到过载保护作用。当拉动下落开关，B路进气，主气路至马达，控制气路打开刹车汽缸，并确保K1、K2均恢复右位。

1.2 传动部分

结构为带过载保护功能的减速箱，包括消音器、行星减速齿轮组及过载保护3部分。

1)消音器。设在减速箱后端盖，为高温烧结金属颗粒透气板，压力空气经马达做功后降噪排出。

图3 气动马达气路原理图

2)行星减速箱。气动马达直接输出的高转速通过行星减速箱减速后输出到链轮，带动链条工作。由于减速箱为全封闭式，厂家定义为终生免维护，因此一般情况下尽量不要拆卸。

3)过载保护。所有的气动葫芦都设计有超载保护机构，主要有以下2种形式。

(1)机械摩擦盘式，由调整螺丝、压盖、蝶型弹簧和压在行星齿轮组外侧的摩擦盘组成。当摩擦盘的静摩擦力足够大时，行星齿轮组不动从而带动链轮工作;当负载产生的力大于设定值时行星齿轮组转动，马达空转而链轮不工作。过载保护的调节是通过调节蝶型弹簧的弹力来实现的。

(2)通过限定系统工作压力的过载保护，如图3，通过设定换向阀K2弹簧预紧力可以设定系统的过载保护压力，当提升超过气动葫芦的预设重量时，工作压力升高至设定值，系统过载保护启动，只能进行下落动作。一般预设的过载保护重量是额定重量的1.25倍。

1.3 承重部分

主要由上下钩头、链轮、链条组成。

2 常见故障

2.1 故障初判

气动葫芦常见故障如表1所示。故障形式主要有单一动作 (缺少上升或下降)、完全不能工作以及工作无力 (表现为运转缓慢)。当发生故障时可先进行初步判断，拆掉气动葫芦消音器，拉动开关，检查马达是否转动、转动声音是否发闷、刹车处是否发热等来逐一排除故障可能发生的原因，并进行进一步排除。

表1 气动马达常见故障表

2.2 刹车片厚度计算

在气动葫芦发生故障中刹车故障最为多见，特别是采用外部制动形式的大吨位气动葫芦，各种原因造成制动面未完全分离，导致马达带刹车运转，刹车片磨损严重，葫芦起升无力。究其原因主要有以下3种。

1)汽缸活塞没有完全顶开弹簧刹车碟。

2)弹簧刹车碟部分弹簧老化，造成厚度不一，发生偏磨现象。

3)刹车片过厚，即使弹簧刹车碟压缩到底仍然互相贴合。实际维修中，原厂备件刹车片的厚度并不是100%合适，具体厚度需要实际计算确定。如图4各部关联尺寸图所示，壳体刹车面到端盖处高度h1，刹车片厚度δ1，弹性刹车碟厚度δ2，弹性刹车碟至端盖处高度 h2，则 h1=δ1+δ2+h2，h1、h2为固定值，可由深度尺测量。须保证三者高度之和小于h1，必要时可以车削刹车片至合理厚度。

图4 外部制动各部尺寸关联图

3 日常保养要点

3.1 气动三联件的使用

由于气动葫芦用气量很大，且坞内环境恶劣，气动葫芦必须配备气动三联件使用，气动三联件有过滤、降压和润滑3项功能。

1)过滤部分可以滤除压缩空气中的颗粒物和水分。压缩空气中的大颗粒杂质会造成马达叶片的加速磨损甚至卡死;另外在冬季北方船厂，当气温为零下时，压缩空气中水分含量过高会造成空气管路、控制阀或马达叶片冻结而无法工作。

2)调压部分为带压力表减压阀，通过减压以确保气源压力平稳且与气动葫芦的额定工作压力一致。过高的系统压力可能会导致气动葫芦超负荷工作，而较低的压力会造成加速刹车磨损。

3)良好的润滑可以有效降低马达磨损，润滑部分应调整为20～30滴/min的吹入速度，用油可选用原厂润滑油，也可选用透平油代替。长时间不使用的马达再次使用前应在风管中分次注入200 ml左右的汽油，拆下消音器，空转马达以使内部的油污杂质吹出。

3.2 链条的保养

由于沿海空气湿度盐度大，易造成起重链条的生锈腐蚀，同时，大吨位气动葫芦承重时链条各链环之间、链环链轮之间发生摩擦损伤较大，因此必须保持链条始终处于良好的表面润滑，润滑油采用40#机械油即可，黏度太大易粘连沙尘。另外，在拆检下钩头轴承或链轮过程中注意不要使链条扭转铰结，否则易加速链条与链轮的磨损。

3.3 试重

当对涉及气动葫芦的刹车、过载保护以及链条链轮的修理后必须进行110%额定负荷吊重试验，以确保气动葫芦满足使用要求和安全性。

4 结束语

拆卸下弹簧刹车碟，利用外力压缩至最小厚度δmin，如果 δ1+δmin+h2≥h1，则说明即使汽缸活塞完全压缩弹性碟仍然无法使各摩擦面脱离，因此必

气动葫芦作为起重吊拉设备，工作中的安全性尤为重要，尽管其结构形式并不复杂，但是修船坞内打砂喷漆作业环境恶劣，一旦出现故障轻则影响工程进度，重则出现设备事故。因而必须要制定严格的气动葫芦管理制度，以确保设备正常使用。