岸桥大车电机底座开裂原因及其解决方案

岸桥机构中大车行走机构的使用频率最低，运行时间相对较短，但其故障发生率并不低于其他机构，特别是电机、减速器和制动器独立设置的大车驱动装置的故障发生率比“三合一”驱动装置的故障发生率高；因此，有效地降低大车驱动装置的故障发生率是控制岸桥故障发生率的关键。岸桥大车电机底座安装端面开裂严重影响岸桥的正常工作，因此，有必要查找岸桥大车电机底座开裂原因并提出解决方案。

1 岸桥大车电机底座开裂原因

岸桥大车电机底座开裂比较常见，导致开裂的原因包括电机质量、电机选型、外部设计等各个方面因素。

1.1 材质、设计和选型因素

岸桥大车电机底座的材质一般为铸造低合金钢，铸钢成型后需要经过严格的热处理工艺，使其达到要求的机械性能，若电机底座的机械性能未达到大车工况的要求便可能导致电机底座开裂。电机底座开裂集中于电机安装端面的转角处（见图1），此处受力比较集中，一般设置加强筋；因此，电机底座开裂可能是由于加强筋设计未达到使用要求（薄弱或弧度欠佳），无法承受电机启动和变速时产生的瞬间惯性力所致（电机的启动转矩一般是额定转矩的125%）。一般情况下，电机底座的热处理工艺在生产厂家的严格控制下进行，特别是国外的批量

生产和热处理工艺比较成熟，在这方面出现问题的概率较小。在电机选型方面，除要注意电机功率的匹配外，还要注意电机的工作等级，特别是电机底座的强度是否满足工作要求；如果电机选型不当，在使用过程中便会出现电机底座开裂等问题。

1.2 大车驱动装置结构因素

如图2所示，岸桥大车驱动装置的电机和制动器的安装底板通过螺栓与减速箱连接在一起，电机与制动器安装底板由双头活动的铰链和支腿与大车台车的结构钢板连接在一起，铰链垂直于电机及其制动器安装底板。铰链和支腿的作用在于保证大车行走时，电机、制动器和减速箱不会以减速箱低速轴为圆心而旋动，即限制该机构在垂直方向上的自由度，以避免该机构与地面或大车台车的其他部位发生碰撞而影响电机和制动器的正常工作；但该机构在水平方向上有一定自由度，主要作用在于消除大车制动和变速时的部分应力。

在实际使用中，岸桥大车在制动或变速时产生的惯性力使得大车驱动装置以减速箱低速轴为圆心而旋动，支腿和铰链成为受力终端，不仅承受电机、制动器的重力，同时受到惯性力的作用，长期使用后，支腿的焊缝会出现不同程度开裂，同时惯性力会在金属结构最薄弱的地方（即电机底座）通过振动的方式释放。

电机底座是金属结构最薄弱地方的原因在于：（1）电机外壳为铸造件，铸铁/钢的金属密度和抗拉强度比制动器结构钢和安装底板（碳钢）低；（2）制动器和电机的固定螺栓一般采用8.8级高强度螺栓，并采用防松设计，在螺栓未松动时，其金属强度比电机底座高；（3）电机底座的制造工艺和结构未达到工况要求。

1.3 小 结

综上所述，岸桥大车电机底座开裂原因为：

（1）大车驱动装置设计不够完善，将电机、制动器与减速箱连接在一起的设计方案导致惯性力通过振动作用于电机底座；

（2）在上述大车驱动装置设计方案下，在增强固定支腿强度时未考虑惯性力释放问题，在电机底座选型时未相应提高其强度级别；

（3）电机底座设计存在缺陷，金属结构过于薄弱；

（4）电控及电机减速箱轴线偏差等。

2 岸桥大车电机底座开裂解决方案

针对岸桥大车电机底座开裂情况，在对开裂电机底座进行外壳更换或修复的同时，改进电机底座材质和结构，并对岸桥大车驱动装置进行设计改造，改变电机安装位置，通过增加支架等方式，将电机与减速箱分开固定，从而避免减速箱惯性力通过支腿和制动器传递至电机。

如图3所示，改造后的岸桥大车驱动装置结构与前文所述大车驱动装置结构有所不同，主要表现在以下方面：（1）固定支腿和活动铰链直接连接在减速箱上，从而使大车停止或变速时所产生的惯性力直接作用于支腿和铰链，电机和制动器不参与其中；（2）减速箱的输出轴与输入轴同向，电机和制动器直接安装在大车台车上，这样的结构设计使电机和制动器的安装底座不会受到减速箱惯性力的影响；（3）固定支腿和活动铰链仅受减速箱的惯性力作用，不受电机和制动器的重力作用。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2013-05-22）