RTG大车转向方式存在的问题与改造

彭清保

（厦门国际货柜码头有限公司 福建省厦门市 361026）

RTG大车转向方式存在的问题与改造

彭清保

（厦门国际货柜码头有限公司 福建省厦门市 361026）

RTG大车转向方式即车架与平衡箱梁连接转向方式，采取立轴与球面滚柱推力轴承方式。在使用过程中出现窜动、轴承损坏、立轴支座损坏等状况。特别是使用一段时间后该现象更为突出。最近两年来出现该故障几率大增。除了车架本身损坏并引起平衡箱梁轴承安装位置也出现磨损。给维修带来很大的困难。造成维修周期长、成本高。因此，有必要对该转向形式的车架进行改造。提高设备使用寿命、运行可靠性、维修效率，节约维修成本。

大车转向方式；车架；立轴；回转轴承

1 原因分析与解决措施

原采用的立轴形式的车架结构如图1。

图1

整个结构包括立轴、止推轴承、向心轴承、车架、平衡梁组成。由于该设计主要承载在车架立轴止推轴承与轴承座上，结构局部受力、应力不合理。由于使用止推轴承对配合间隙要求比较高，对新设备而言，安装精度较高的情况下，运行平稳也相对可靠。但由于使用时间不断增加，加上各种因素如冲击、场地的影响。在运行过程中出现了窜动、冲击导致形成间隙并形成了恶性循环。由于运行过程中出现的窜动、冲击等对驱动系统如变频器、电动机等造成严重的影响，由于负载的不稳定、频繁出现过流等对变频器、电机的使用寿命产生不利的影响，同时增加设备故障引发因素。最后导致轴承损坏、轴承位置磨损、立轴安装支座焊接处开裂，严重的造成立轴断裂等机损事件。存在严重的安全隐患。另一方面，该结构一旦出现故障，损坏的相关位置多特别是对平衡梁轴承位置造成的磨损。给维修工作带来极大的困难。因此有必要对该结构形式的车架进行改造。一方面可以提高抗冲击能力，增强安全性、可靠性。同时也改善驱动系统（变频器、电动机）运行工况，从而延长使用寿命，减少故障。提高设备运行的安全性、可靠性。

2 改造方案探讨

方案选择：随着RTG制造的发展，对大车转向机构的方式有不同的选择，车架结构也不断的优化。就目前普遍采用的相对成成熟的方案即回转轴承连接方式并在实际应用中得到了验证。采用回转轴承方式具有如下优点：①运行平稳可靠，抗冲击、扭矩能力强；②维修方便、成本低、效率高；③不会造成其他机构如平衡梁、车架的损坏。具体机构如图2。

具体改造内容：①回转机构型号选型与受力分析与计算；②连接法兰的设计计算以及车架改造受力分析计算。针对不同工况进行受力分析与计算。确保安全、可靠。

（1）回转轴承型号选择：根据ZPMP04-1553项目，大车为四驱8轮，主动轮受到冲击、窜动等因素影响造成损坏，因此，只需要对主动轮进行改造。该计算是针对8轮41t RTG的大车主动轮转向方式、车架改造进行计算。通过计算结果与各种型号的回转轴承比较最后选择型号为010.30.530.03。

图2

（2）计算主要依据F.E.M.1.001第三版，此计算中采用单位如无明示则：力采用N；长度单位mm；应力单位MPa=N/mm2。

（3）材料：Q345B 屈服强度σe=345MPa

Q235 屈服强度σe=235MPa

（4）安全系数：Ⅰ类载荷 1.5

Ⅱ类载荷 1.33

Ⅲ类载荷 1.1

（5）计算采用Autocad Inventor自带的三维模型应力计算功能来进行计算。

（6）轮压计算根据ZPMP、41t RTG的轮压值进行验算，工作风载考虑25m/s，台风65m/s，计算适当放大载荷以确保安全。

（7）构建模型：建立拟改造模型并对不同工况（工作与非工作状态）情况下进行受力分析强度核算

工况1计算：

考虑额定载荷41t时，大车加速运动的状况，此时载荷如下：

所选的回转轴承承载曲线图如图3，将轴向力F2及合力矩M在回转轴承承载曲线标注出来，其负荷点OP1落在红色框线与坐标轴所围成的区域内，说明该回转轴承满足要求。

图3

工况2计算：

考虑在工作风载下，额定载荷41t时，大车加速运动的状况，此时载荷如下：

回转轴承计算：

所选的回转轴承承载曲线图如图4，将轴向力F2及合力矩M在回转轴承承载曲线标注出来，其负荷点OP2落在红色框线与坐标轴所围成的区域内，说明该回转轴承满足要求。

图4

图4中为型号为010.30.530.03回转轴承承载分析：

1为静态承载曲线；

2为动态承载曲线；

10.9及8.8为所选回转轴承螺栓等级。

车架应力计算：模型建立。

（1）平衡梁部分按原结构构建。

（2）轮叉部分按现在成熟使用的大车轮叉构造，厚板之间同支腿焊接的方式来进行构建（如图5）。

图5

将以上载荷加载在模型中，应力如下：

整体应力，最大应力：152.4MPa，此类工况材料许用应力：

Q235许用应力：177MPa

Q345许用应力：260MPa

根据计算，即使原结构使用的材料是Q235，应力也是符合要求。

3 改造后使用情况

对本公司部分RTG进行车架改造，运行半年来运行平稳特别是对驱动系统起到很好的保护作用。故障明显的下降。由于立轴窜动引起的设备机械故障也得到明显的改善。

U463.4

A

1004-7344（2016）04-0327-02

2016-1-20