作者：朱永剛
（營口新世紀集裝箱碼頭）

　　摘　要：全國集裝箱碼頭公司都在努力節(jié)能減排，對其中材料消耗設備大戶集裝箱輪胎門式起重機（RTG）進行一次次的技術改造：例如RTG“油改電”技術改造；RTG能量回饋改造；RTG減小發(fā)電機組功率和電池組油電混合改造等等，都取得了很大的成果。大的改造項目基本如此，但是對設備的節(jié)能減排研究大家始終沒有放松，為安全、綠色、低耗、高效率的碼頭建設貢獻力量。RTG起升/大車和小車三大機構的操作手柄是設備中使用頻率的元件了。一般經過3年的利用后就會出現磨損，間隙變大，故障不斷，而且一套新的手柄備件價格不菲，相信各位同行深感同受。個人從事RTG維護20年，對操作手柄陸續(xù)改造、維護已達5年之久，到目前為止算是比較滿意和的。下文就是個人在操作手柄的使用過程中不斷探索、改進、總結，取得了一定的維護經驗和技改成果與大家共同分享。
　　關鍵詞：結構；故障；維護；改造
　　操作手柄對于設備是極為重要部位之一，三大機構的指令發(fā)源地，一旦發(fā)生故障將無法利用其它手段進行代替或者強制執(zhí)行繼續(xù)進行生產作業(yè)。操作手柄是司機賴以工作的親密伙伴，它的可操作性和舒適度直接影響司機的操作效率和工作心情。所以為了保證操作手柄操作指令的可靠性、長使用壽命、靈活性和舒適度，就必須改變原來操作手柄的結構和操作方式。
　　1、操作手柄故障匯總和原因分析
　　一副全新的操作手柄作業(yè)箱量達到30萬TEU（2-3年）時，防塵套就會破損脫落，頂部減速按鈕就頻繁出現松動、脫落和誤動作的故障現象，但是這些故障都不存在安全隱患，而且方便維護；但是作業(yè)箱量達到40萬TEU(4-5年)左右時，操作手柄在結構上就會出現安全隱患問題，例如下表中的故障：

　　2、原操作手柄結構利弊剖析
　　手柄經過長時間的使用都會出現不同程度的磨損，關鍵是如下幾個部位，對操作的準確性和舒適度有著重要影響。
　　2·1減速按鈕
　　見圖1，手柄底部有一個常開觸點，由手柄頂部的按鈕經過內部彈性導桿觸動觸點動作，功能是實現速度減速，即給PLC一個指令：鎖定10%的速度指令。但是由于按鈕內部由彈簧機械回位，再加上操作手柄的零位檔機械鎖解除方式是上提式，司機方便和省力的操作方式是將手心順勢按壓在減速按鈕的位置，用食指和中指夾住手柄桿，隨時操作方便解除零位檔機械鎖。根據跟蹤維修和司機交流，存在如下弊端：1、減速按鈕影響操作，而且減速按鈕沒有實質性的作用；2、操作時兩臂始終處于懸空的狀態(tài)，而且只要操作食指和中指就要發(fā)力保持操作桿處于解鎖狀態(tài)，極易產生疲勞感；3、工作中按鈕始終受力，頂部固定按鈕的塑料螺母易松動，按鈕脫落，尤其是在司機工作中出現沒有防備的脫落，按鈕和彈簧彈飛，嚴重影響司機操作，甚至存在安全隱患。

　　2·2操作桿
　　主要功能是固定防塵罩和零位檔機械自鎖（見圖2），防止司機誤操作。零位檔自鎖是由操作桿下端的螺母卡塊和罩蓋組成，當操作完成時，手柄在回位彈簧力的作用下回到零位，被提起的操作桿在按鈕彈簧的作用下，螺母卡塊進入罩蓋中間卡槽，完成自鎖功能。自鎖狀態(tài)下不能進行手柄操作，沒有指令輸出，零位檔觸點接通，只有在此狀態(tài)下才可以閉合操作電源進行下一步操作。
　　2·3一字（十字罩蓋）
　　見圖2，其主要功能一是和操作桿配合完成零位檔自鎖；另一方面就是有效控制操作桿的操作角度和指令編碼器輸出匹配；控制操作桿在非操作方向的動作間隙。
　　罩蓋的材質是銅合金，而操作桿的零位螺母卡塊是鐵合金，質地較罩蓋硬度大，再加上上提式的解除自鎖方式，司機在操作時容易發(fā)生螺母卡塊和罩蓋卡槽兩側發(fā)生嚴重摩擦。時間長久，罩蓋磨損嚴重，機械自鎖失去作用，易發(fā)生誤動作的安全隱患，而且司機習慣在操作完成后就松開手柄，讓手柄利用回位彈簧的力量自行回到零位，所以當手柄罩蓋出現磨損，內部機構間隙變大后，就經常出現手柄表面上是返回零位了，但是零位觸點沒有閉合，方向沒有斷開，小車或者起升會以極慢的速度延續(xù)司機當前的操作，直至其他保護動作，發(fā)生重大安全隱患。
　　2·4主令開關固定壓板
　　見圖3，主令開關負責機構動作的方向選擇和零位選擇，它內部相應的觸動點動作后把信號輸入到PLC。主令開關和固定壓板經過尼龍軸套進行間隙配合，然后通過齒輪把操作桿的命令傳達給主令開關和開關同軸的編碼器。這部分易損元件就是主令開關和固定壓板之間的尼龍軸套，操作手柄的靈活度就取決于配合間隙大小。新軸套的厚度在0.8-1.0mm，組裝時要小心翼翼，而且要涂抹潤滑油，減少摩擦系數，延長壽命。但是由于手柄的結構緊密，該軸套在使用過程中無法進行涂油保養(yǎng)。一個新的軸套在作業(yè)完成30萬TEU左右就必須更換，自行加工維修的尼龍軸套只能使用20萬TEU。軸套一旦發(fā)生磨損（見圖4），主令開關齒輪就會發(fā)生徑向跳動，出現傳動誤差，引發(fā)各種操作、控制故障。

　　2·5其他
　　主令開關在操作時會給司機一個換檔的操作感，就是檔位輪（見圖5）和主令開關塑料齒輪配合產生的。當檔位輪發(fā)生磨損后（見圖6），出現和齒輪類似的齒輪狀，就會減弱司機操作時的檔位感，無法準確控制機構的速度，司機操作時間長了就易出現疲勞感。

　　手柄回位彈簧通過回位撥片作用到手柄波動齒延長軸的軸套上，帶動手柄操作桿自動回零位。全新手柄操作桿得沒有任何活動間隙，但是當軸套出現磨損時，操作桿就會出現活動間隙（見圖7），隨著磨損的加劇，最后導致手柄操作角度和編碼器輸出不匹配，設備就出現沒有高速的操作故障。
　　3、對操作手柄的改進
　　3·1減速按鈕的簡化
　　經過反復論證和對所有場橋司機的調研，得出如下結論：減速按鈕是手柄易損元件之一，而且司機基本棄用。這種情況下減速按鈕的存在就顯得多余和礙手，所以就拆除手柄內部彈性減速按鈕傳動桿和按鈕，手柄上端直接固定，見圖8：這樣司機操作時可以放心的將手掌按壓在操作手柄上，司機可以借助手柄節(jié)省一部分體力。

　　3·2操作方式的改變
　　既然沒有減速按鈕的配置，司機操作時還需要借助手指的力量在操作時時刻上提操作桿，以解除手柄空檔機械自鎖。這正是一字（十字）罩蓋被操作桿磨損嚴重，以至于出現沒有空檔機械保護的重大安全隱患的原因。經過反復試驗，并與手柄廠家溝通，決定：重新更換新式的一字（十字）罩蓋，然后配合新的操作桿機械自鎖擋塊，將解除空檔自鎖的方式由上提式改成下壓式，見圖9和圖10。這樣司機在操作時就可以放松的將雙手自然撘按在操作手柄上端，利用手臂的自重就可將手柄按下解除手柄空檔自鎖，然后隨意操作。但是有一點必須明確，在沒有集裝箱作業(yè)指令時，雙手一定要離開操作手柄，防止誤操作；或者關斷控制電源，還可以在一定程度上減少電量的消耗和設備空轉的磨損。
　　3·3主令開關傳動齒輪傳動方式的改變
　　主令開關旋轉軸的尼龍軸套在磨損后，旋轉軸就會在徑向上發(fā)生跳動，再加上主令開關本身的間隙，固定在主令開關旋轉軸輸入端的齒輪就會出現傳動誤差，手柄出現操作故障。為了減少軸套的磨損，延長軸套的使用時間，費了不少腦細胞，但是效果甚微。后來腦洞大開，毅然放棄使用軸套，利用和軸套內徑相差無幾的優(yōu)質密封軸承代替。通過手冊【I】和網絡找到內徑相近的密封軸承，然后向機械加工表達了我的想法：，利用銑床以主令開關壓板安軸套的中心為中心，重新銑一個孔；第二，在銑好的孔上焊接固定一個內徑和軸承過盈配合，壁厚1.5-2mm，高度和原軸套高度一致的鐵環(huán)；第三，將壓板外側靠近鐵環(huán)的一個凸起利用角磨機將其打磨平整。見圖11。

　　4、安裝時的注意事項
　　各個關鍵部位改造完成后，就要對整個操作手柄進行組裝，在組裝時要注意各個機構之間的間隙和安裝順序，否則就會影響操作手柄正常使用，或者就需要全部解體重新安裝。
　　4·1操作桿的組裝
　　先直接緊固操作桿上端的固定螺母，操作桿兩端的螺紋長短不一樣，短的一端為上端，長的一端為下端，方便檔塊螺母的調節(jié)。然后將操作桿回位彈簧安裝固定，內部固定螺母一定要用鎖片鎖住，否則回位彈簧不能安裝到位，見圖12。
　　從下端安裝防塵套和防塵套擋塊，防塵套擋塊建議在設備上安裝完成后最后定位固定。
　　空檔鎖螺母安裝旋轉到一半螺紋即可，然后再調整檔塊和罩蓋位置時進行調整，調整試驗正常后，在螺紋上滴加螺紋膠固定住檔塊螺母。
　　操作桿組裝完成后，安裝手柄對應的一字（十字）罩蓋，然后按順序安裝好手柄壓板但是不要扣壓在一起，在手柄到設備上固定時還需要打開安裝固定螺絲。
　　通過一字（十字）罩蓋調節(jié)操作桿空檔鎖塊螺母的具體固定高度，要求就是按下操作桿進行前后操作時檔塊和罩蓋不能發(fā)生摩擦，手柄自動回位后，擋塊剛好卡在罩蓋的中間位置，保證有效自鎖。見圖9和圖10。
　　4·2主令開關壓板和旋轉齒輪的安裝
　　改造完成的主令開關壓板再安裝時要注意正面朝上，這個可以參照固定螺孔來判斷。關鍵一點要保證軸承和主令開關旋轉軸的過盈配合，保證傳動的可靠性。見圖11。
　　齒輪的安裝要注意一個細節(jié)，已圖13的安裝方式為準，否則安裝時會差1/2齒，就是因為這半個齒的咬合誤差，會導致手柄零位不正確。一旦出現安裝位置錯誤，將齒輪拆下旋轉90°后重新安裝就可以解決。
　　4·3其他部位
　　組裝手柄時注意對檔位輪的更換，增強司機操作時的檔位感；檢查手柄波動齒延長軸的軸套，一旦手柄桿在操作方向上出現活動間隙，那么手柄波動齒延長軸的軸套就需要更換，如果沒有現成的備件，就可以將軸套拆卸下來，翻轉安裝就可以。
　　在轉動部位，安裝時必須要注油潤滑，可以減少傳動元件的磨損，有效延長手柄的使用壽命。
　　5、對操作手柄的維護
　　通過對手柄的維修和改造，再參照新手柄的特點，個人認為在手柄的使用過程中要注意一下幾點，這樣可以有效延長手柄的使用壽命和保證手柄的操作性。
　　5·1對使用中的操作手柄，要利用設備換季保養(yǎng)的時機對手柄的各個傳動部位進行潤滑維護，每年檢查兩次即可。
　　5·2手柄防塵罩一旦發(fā)生破損就要進行更換，可以有效阻擋外部灰塵的進入。
　　5·3手柄在操作中要檢查零位自鎖檔塊是否發(fā)生竄位，和一字（十字）罩蓋是否發(fā)生磨損，一旦發(fā)生磨損要適當調整自鎖擋塊的固定位置。
　　5·4設備承包的電氣工作人員要保持和司機的緊密聯(lián)系，一旦手柄在操作中產生什么異樣的感覺，要及時檢修，防止故障擴大，產生重大安全隱患。
　　5·5由于操作手柄的操作方式發(fā)生改變，要求司機在沒有指令作業(yè)時斷開控制電源，防止誤操作。另一方面斷開控制電源在節(jié)能減排上會有不小收獲。
　　參考文獻：
　　【I】作者:祝燮權，《實用滾動軸承手冊》，上海科技，2002-04-01 

來源：《港口設備》2018年第7期