作者：朱永刚
（营口新世纪集装箱码头）

　　摘　要：全国集装箱码头公司都在努力节能减排，对其中材料消耗设备大户集装箱轮胎门式起重机（RTG）进行一次次的技术改造：例如RTG“油改电”技术改造；RTG能量回馈改造；RTG减小发电机组功率和电池组油电混合改造等等，都取得了很大的成果。大的改造项目基本如此，但是对设备的节能减排研究大家始终没有放松，为安全、绿色、低耗、高效率的码头建设贡献力量。RTG起升/大车和小车三大机构的操作手柄是设备中使用频率Z高的元件了。一般经过3年的利用后就会出现磨损，间隙变大，故障不断，而且一套新的手柄备件价格不菲，相信各位同行深感同受。个人从事RTG维护20年，对操作手柄陆续改造、维护已达5年之久，到目前为止算是比较满意和彻底的。下文就是个人在操作手柄的使用过程中不断探索、改进、总结，取得了一定的维护经验和技改成果与大家共同分享。
　　关键词：结构；故障；维护；改造
　　操作手柄对于设备是极为重要部位之一，三大机构的指令发源地，一旦发生故障将无法利用其它手段进行代替或者强制执行继续进行生产作业。操作手柄是司机赖以工作的亲密伙伴，它的可操作性和舒适度直接影响司机的操作效率和工作心情。所以为了保证操作手柄操作指令的可靠性、长使用寿命、灵活性和舒适度，就必须改变原来操作手柄的结构和操作方式。
　　1、操作手柄故障汇总和原因分析
　　一副全新的操作手柄作业箱量达到30万TEU（2-3年）时，防尘套就会破损脱落，顶部减速按钮就频繁出现松动、脱落和误动作的故障现象，但是这些故障都不存在安全隐患，而且方便维护；但是作业箱量达到40万TEU(4-5年)左右时，操作手柄在结构上就会出现安全隐患问题，例如下表中的故障：

　　2、原操作手柄结构利弊剖析
　　手柄经过长时间的使用都会出现不同程度的磨损，关键是如下几个部位，对操作的准确性和舒适度有着重要影响。
　　2·1减速按钮
　　见图1，手柄底部有一个常开触点，由手柄顶部的按钮经过内部弹性导杆触动触点动作，功能是实现速度减速，即给PLC一个指令：锁定10%的速度指令。但是由于按钮内部由弹簧机械回位，再加上操作手柄的零位档机械锁解除方式是上提式，司机方便和省力的操作方式是将手心顺势按压在减速按钮的位置，用食指和中指夹住手柄杆，随时操作方便解除零位档机械锁。根据跟踪维修和司机交流，存在如下弊端：1、减速按钮影响操作，而且减速按钮没有实质性的作用；2、操作时两臂始终处于悬空的状态，而且只要操作食指和中指就要发力保持操作杆处于解锁状态，极易产生疲劳感；3、工作中按钮始终受力，顶部固定按钮的塑料螺母易松动，按钮脱落，尤其是在司机工作中出现没有防备的脱落，按钮和弹簧弹飞，严重影响司机操作，甚至存在安全隐患。

　　2·2操作杆
　　主要功能是固定防尘罩和零位档机械自锁（见图2），防止司机误操作。零位档自锁是由操作杆下端的螺母卡块和罩盖组成，当操作完成时，手柄在回位弹簧力的作用下回到零位，被提起的操作杆在按钮弹簧的作用下，螺母卡块进入罩盖中间卡槽，完成自锁功能。自锁状态下不能进行手柄操作，没有指令输出，零位档触点接通，只有在此状态下才可以闭合操作电源进行下一步操作。
　　2·3一字（十字罩盖）
　　见图2，其主要功能一是和操作杆配合完成零位档自锁；另一方面就是有效控制操作杆的操作角度和指令编码器输出匹配；控制操作杆在非操作方向的动作间隙。
　　罩盖的材质是铜合金，而操作杆的零位螺母卡块是铁合金，质地较罩盖硬度大，再加上上提式的解除自锁方式，司机在操作时容易发生螺母卡块和罩盖卡槽两侧发生严重摩擦。时间长久，罩盖磨损严重，机械自锁失去作用，易发生误动作的安全隐患，而且司机习惯在操作完成后就松开手柄，让手柄利用回位弹簧的力量自行回到零位，所以当手柄罩盖出现磨损，内部机构间隙变大后，就经常出现手柄表面上是返回零位了，但是零位触点没有闭合，方向没有断开，小车或者起升会以极慢的速度延续司机当前的操作，直至其他保护动作，发生重大安全隐患。
　　2·4主令开关固定压板
　　见图3，主令开关负责机构动作的方向选择和零位选择，它内部相应的触动点动作后把信号输入到PLC。主令开关和固定压板经过尼龙轴套进行间隙配合，然后通过齿轮把操作杆的命令传达给主令开关和开关同轴的编码器。这部分易损元件就是主令开关和固定压板之间的尼龙轴套，操作手柄的灵活度就取决于配合间隙大小。新轴套的厚度在0.8-1.0mm，组装时要小心翼翼，而且要涂抹润滑油，减少摩擦系数，延长寿命。但是由于手柄的结构紧密，该轴套在使用过程中无法进行涂油保养。一个新的轴套在作业完成30万TEU左右就必须更换，自行加工维修的尼龙轴套只能使用20万TEU。轴套一旦发生磨损（见图4），主令开关齿轮就会发生径向跳动，出现传动误差，引发各种操作、控制故障。

　　2·5其他
　　主令开关在操作时会给司机一个换档的操作感，就是档位轮（见图5）和主令开关塑料齿轮配合产生的。当档位轮发生磨损后（见图6），出现和齿轮类似的齿轮状，就会减弱司机操作时的档位感，无法准确控制机构的速度，司机操作时间长了就易出现疲劳感。

　　手柄回位弹簧通过回位拨片作用到手柄波动齿延长轴的轴套上，带动手柄操作杆自动回零位。全新手柄操作杆完美得没有任何活动间隙，但是当轴套出现磨损时，操作杆就会出现活动间隙（见图7），随着磨损的加剧，Z后导致手柄操作角度和编码器输出不匹配，设备就出现没有高速的操作故障。
　　3、对操作手柄的改进
　　3·1减速按钮的简化
　　经过反复论证和对所有场桥司机的调研，得出如下结论：减速按钮是手柄易损元件之一，而且司机基本弃用。这种情况下减速按钮的存在就显得多余和碍手，所以就拆除手柄内部弹性减速按钮传动杆和按钮，手柄上端直接固定，见图8：这样司机操作时可以放心的将手掌按压在操作手柄上，司机可以借助手柄节省一部分体力。

　　3·2操作方式的改变
　　既然没有减速按钮的配置，司机操作时还需要借助手指的力量在操作时时刻上提操作杆，以解除手柄空档机械自锁。这正是一字（十字）罩盖被操作杆磨损严重，以至于出现没有空档机械保护的重大安全隐患的原因。经过反复试验，并与手柄厂家沟通，决定：重新更换新式的一字（十字）罩盖，然后配合新的操作杆机械自锁挡块，将解除空档自锁的方式由上提式改成下压式，见图9和图10。这样司机在操作时就可以放松的将双手自然撘按在操作手柄上端，利用手臂的自重就可将手柄按下解除手柄空档自锁，然后随意操作。但是有一点必须明确，在没有集装箱作业指令时，双手一定要离开操作手柄，防止误操作；或者关断控制电源，还可以在一定程度上减少电量的消耗和设备空转的磨损。
　　3·3主令开关传动齿轮传动方式的改变
　　主令开关旋转轴的尼龙轴套在磨损后，旋转轴就会在径向上发生跳动，再加上主令开关本身的间隙，固定在主令开关旋转轴输入端的齿轮就会出现传动误差，手柄出现操作故障。为了减少轴套的磨损，延长轴套的使用时间，费了不少脑细胞，但是效果甚微。后来脑洞大开，毅然放弃使用轴套，利用和轴套内径相差无几的优质密封轴承代替。通过手册【I】和网络找到内径相近的密封轴承，然后向机械加工表达了我的想法：，利用铣床以主令开关压板安轴套的中心为中心，重新铣一个孔；第二，在铣好的孔上焊接固定一个内径和轴承过盈配合，壁厚1.5-2mm，高度和原轴套高度一致的铁环；第三，将压板外侧靠近铁环的一个凸起利用角磨机将其打磨平整。见图11。

　　4、安装时的注意事项
　　各个关键部位改造完成后，就要对整个操作手柄进行组装，在组装时要注意各个机构之间的间隙和安装顺序，否则就会影响操作手柄正常使用，或者就需要全部解体重新安装。
　　4·1操作杆的组装
　　先直接紧固操作杆上端的固定螺母，操作杆两端的螺纹长短不一样，短的一端为上端，长的一端为下端，方便档块螺母的调节。然后将操作杆回位弹簧安装固定，内部固定螺母一定要用锁片锁住，否则回位弹簧不能安装到位，见图12。
　　从下端安装防尘套和防尘套挡块，防尘套挡块建议在设备上安装完成后Z后定位固定。
　　空档锁螺母安装旋转到一半螺纹即可，然后再调整档块和罩盖位置时进行调整，调整试验正常后，在螺纹上滴加螺纹胶固定住档块螺母。
　　操作杆组装完成后，安装手柄对应的一字（十字）罩盖，然后按顺序安装好手柄压板但是不要扣压在一起，在手柄到设备上固定时还需要打开安装固定螺丝。
　　通过一字（十字）罩盖调节操作杆空档锁块螺母的具体固定高度，要求就是按下操作杆进行前后操作时档块和罩盖不能发生摩擦，手柄自动回位后，挡块刚好卡在罩盖的中间位置，保证有效自锁。见图9和图10。
　　4·2主令开关压板和旋转齿轮的安装
　　改造完成的主令开关压板再安装时要注意正面朝上，这个可以参照固定螺孔来判断。关键一点要保证轴承和主令开关旋转轴的过盈配合，保证传动的可靠性。见图11。
　　齿轮的安装要注意一个细节，已图13的安装方式为准，否则安装时会差1/2齿，就是因为这半个齿的咬合误差，会导致手柄零位不正确。一旦出现安装位置错误，将齿轮拆下旋转90°后重新安装就可以解决。
　　4·3其他部位
　　组装手柄时注意对档位轮的更换，增强司机操作时的档位感；检查手柄波动齿延长轴的轴套，一旦手柄杆在操作方向上出现活动间隙，那么手柄波动齿延长轴的轴套就需要更换，如果没有现成的备件，就可以将轴套拆卸下来，翻转安装就可以。
　　在转动部位，安装时必须要注油润滑，可以减少传动元件的磨损，有效延长手柄的使用寿命。
　　5、对操作手柄的维护
　　通过对手柄的维修和改造，再参照新手柄的特点，个人认为在手柄的使用过程中要注意一下几点，这样可以有效延长手柄的使用寿命和保证手柄的操作性。
　　5·1对使用中的操作手柄，要利用设备换季保养的时机对手柄的各个传动部位进行润滑维护，每年检查两次即可。
　　5·2手柄防尘罩一旦发生破损就要进行更换，可以有效阻挡外部灰尘的进入。
　　5·3手柄在操作中要检查零位自锁档块是否发生窜位，和一字（十字）罩盖是否发生磨损，一旦发生磨损要适当调整自锁挡块的固定位置。
　　5·4设备承包的电气工作人员要保持和司机的紧密联系，一旦手柄在操作中产生什么异样的感觉，要及时检修，防止故障扩大，产生重大安全隐患。
　　5·5由于操作手柄的操作方式发生改变，要求司机在没有指令作业时断开控制电源，防止误操作。另一方面断开控制电源在节能减排上会有不小收获。
　　参考文献：
　　【I】作者:祝燮权，《实用滚动轴承手册》，上海科技，2002-04-01 

来源：《港口设备》2018年第7期