單臂架門座式集裝箱起重機(jī)（以下簡稱“門機(jī)”）是廣州港某集裝箱碼頭駁船裝卸作業(yè)的主力設(shè)備，其配置的液壓可伸縮式集裝箱吊具通過銷軸與旋轉(zhuǎn)吊鉤連接。旋轉(zhuǎn)吊鉤采用 360°全回轉(zhuǎn)功能設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)集裝箱吊具回轉(zhuǎn)和定位，便于門機(jī)在裝卸作業(yè)時(shí)快速完成吊具對(duì)位著箱和集裝箱箱門調(diào)轉(zhuǎn)等。門機(jī)采用垂纜連接吊鉤上端緩沖裝置、吊鉤接線箱、吊鉤滑環(huán)集電器、吊鉤電纜插座和吊具電纜插頭的控制方式，通過主電控系統(tǒng)對(duì)吊具實(shí)施電氣控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)吊具動(dòng)作指令的控制和狀態(tài)信號(hào)的反饋。旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器的運(yùn)行狀態(tài)直接影響吊具工作狀態(tài)。本文以廣州港某集裝箱碼頭為例，針對(duì)門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器運(yùn)行故障實(shí)施技術(shù)改造，從而提高旋轉(zhuǎn)吊鉤的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到降低門機(jī)故障率、提高門機(jī)作業(yè)效率的目的。

1 門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器工作原理

門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器安裝在吊鉤橫梁中心內(nèi)腔位置，其作為機(jī)上垂纜與吊具電纜控制指令和信號(hào)的中轉(zhuǎn)站，不僅可以有效保證吊鉤在執(zhí)行 360°全回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)不會(huì)扭傷電纜，而且可以實(shí)現(xiàn)門機(jī)主電控系統(tǒng)對(duì)吊具的電氣控制。

門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器的作用是通過碳刷裝置與導(dǎo)電滑環(huán)的滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電信號(hào)多通路傳遞，可滿足連續(xù)或斷續(xù) 360°旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作要求，避免電纜導(dǎo)線在旋轉(zhuǎn)過程中扭傷。滑環(huán)集電器安裝在吊鉤橫梁中心內(nèi)腔位置，與吊鉤回轉(zhuǎn)盤中心同軸安裝，主要由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)組成，其中：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)電滑環(huán)、端部軸承等；固定機(jī)構(gòu)包括機(jī)架總成、碳刷組件和進(jìn)出線電纜等。

門機(jī)主電控系統(tǒng)通過機(jī)上垂纜發(fā)送動(dòng)作指令至吊具并反饋信號(hào)，垂纜經(jīng)吊鉤上端緩沖裝置纏繞后接入吊鉤接線箱，吊鉤接線箱內(nèi)垂纜導(dǎo)線與碳刷組件出線電纜“一對(duì)一”連接。當(dāng)?shù)蹉^執(zhí)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，吊鉤回轉(zhuǎn)盤同軸帶動(dòng)導(dǎo)電滑環(huán)總成轉(zhuǎn)動(dòng)，碳刷組件與導(dǎo)電滑環(huán)保持滑動(dòng)接觸，將電信號(hào)通過導(dǎo)電滑環(huán)多通路傳遞至其內(nèi)部接線電纜；內(nèi)部接線電纜引出至吊鉤電纜插座位置并與吊具電纜插頭連接，從而實(shí)現(xiàn)門機(jī)主電控系統(tǒng)對(duì)吊具的電氣控制。[1]

2 門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器運(yùn)行故障

廣州港某集裝箱碼頭門機(jī)在生產(chǎn)作業(yè)過程中出現(xiàn)間歇性吊具動(dòng)作指令和信號(hào)反饋異?，F(xiàn)象，其中包括吊具伸縮時(shí)導(dǎo)板誤動(dòng)作、吊具著箱時(shí)誤檢測平移終點(diǎn)信號(hào)等。雖然此類故障可通過復(fù)位操作消除，但對(duì)吊具作業(yè)穩(wěn)定性和作業(yè)效率造成嚴(yán)重影響。逐級(jí)排查吊具電氣控制系統(tǒng)，鎖定故障點(diǎn)位于旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器，此處也是吊具電氣控制類故障的高發(fā)點(diǎn)。

門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤原機(jī)配置的滑環(huán)集電器碳刷組件采用傳統(tǒng)的線拉式碳刷結(jié)構(gòu)，并加裝彈簧，從而使碳刷在與導(dǎo)電滑環(huán)接觸時(shí)保持一定的預(yù)緊力。門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤原機(jī)配置的滑環(huán)集電器存在以下問題：（1）滑環(huán)集電器長時(shí)間運(yùn)行會(huì)加劇碳刷磨損；（2）因緊固螺栓松動(dòng)和振動(dòng)，導(dǎo)電滑環(huán)總成在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中存在竄動(dòng)和偏移現(xiàn)象；（3）碳刷組件預(yù)緊彈簧拉力不均或銹蝕后彈性下降易造成線拉式碳刷組件導(dǎo)線頭松脫（見圖 2）、碳刷滑動(dòng)受阻等情況；（4）松脫后的導(dǎo)線頭保持帶電懸空狀態(tài)，并且因吊具作業(yè)振動(dòng)或滑環(huán)集電器旋轉(zhuǎn)而與相鄰工作環(huán)接觸，導(dǎo)致吊具動(dòng)作指令和狀態(tài)信號(hào)錯(cuò)亂，造成碳刷虛接甚至電氣短路燒蝕或燒融（見圖 3）。

為了滿足防水要求，門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器通常安裝于密閉空間內(nèi)，導(dǎo)致滑環(huán)集電器運(yùn)行故障具有一定的隱蔽性?；h(huán)集電器維修需要拆除吊鉤緩沖裝置和電氣接線等部件，工作量較大，特別不適合夜間設(shè)備搶修處理；因此，滑環(huán)集電器運(yùn)行故障常常會(huì)造成設(shè)備停機(jī)，嚴(yán)重影響門機(jī)設(shè)備出勤率。

3 門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器技術(shù)改造方案

門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤原機(jī)配置的滑環(huán)集電器的主要設(shè)計(jì)缺陷為傳統(tǒng)的線拉式碳刷組件及其與導(dǎo)電滑環(huán)的滑動(dòng)接觸。為了解決線拉式碳刷組件導(dǎo)線頭松脫、預(yù)緊彈簧銹蝕失效、導(dǎo)電滑環(huán)總成竄動(dòng)和偏移、碳刷滑動(dòng)接觸磨損等導(dǎo)致滑環(huán)集電器電氣短路故障的問題，設(shè)計(jì)彈性夾片式碳刷滑環(huán)集電器（見圖4），具體改造方案如下。

（1）在保持原滑環(huán)集電器的安裝位置和安裝形式不變的基礎(chǔ)上：滑環(huán)集電器下端仍然采用同軸卡板連接傳動(dòng)方式，并在底座上加裝緩沖膠墊，以減小吊具著箱時(shí)對(duì)滑環(huán)集電器的沖擊；滑環(huán)集電器上端加裝固定支架，以確?；h(huán)集電器在旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，減少導(dǎo)電滑環(huán)總成竄動(dòng)和偏移情況。

（2）采用彈性夾片式碳刷組件替代線拉式碳刷組件，通過多處點(diǎn)接觸滑動(dòng)形式和更為可靠的導(dǎo)線接頭壓接形式，減少碳刷磨損和導(dǎo)線接頭松脫現(xiàn)象，保證滑環(huán)集電器運(yùn)行的可靠性。

（3）彈性夾片采用不銹鋼材料，能夠保證碳刷與導(dǎo)電滑環(huán)接觸良好，并且不易銹蝕，從而減少碳刷虛接，延長碳刷組件的使用壽命。

（4）將導(dǎo)電滑環(huán)由原來的縱向排列改為橫向排列，以便于傳遞碳刷觸點(diǎn)與導(dǎo)電滑環(huán)之間的電氣信號(hào)，降低導(dǎo)電滑環(huán)總成旋轉(zhuǎn)時(shí)竄動(dòng)和偏移對(duì)碳刷組件的損耗，從而達(dá)到降本增效的目的。

4 門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器技術(shù)改造方案應(yīng)用效果

按照上述改造方案，廣州港某集裝箱碼頭已有3 臺(tái)門機(jī)完成旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器改造并投入生產(chǎn)。由表 1 可見：彈性夾片式碳刷組件滑環(huán)集電器幾乎達(dá)到零故障率的要求；與采用線拉式碳刷組件滑環(huán)集電器的傳統(tǒng)門機(jī)相比，采用彈性夾片式碳刷組件滑環(huán)集電器門機(jī)的日常維護(hù)維修人力、物力和時(shí)間成本均大幅下降，吊鉤運(yùn)行穩(wěn)定性明顯提升，從而有效保障門機(jī)作業(yè)效率。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)門機(jī)旋轉(zhuǎn)吊鉤滑環(huán)集電器運(yùn)行故障，對(duì)原機(jī)配置的滑環(huán)集電器實(shí)施技術(shù)改造，應(yīng)用彈性夾片式碳刷組件滑環(huán)集電器替代傳統(tǒng)的線拉式碳刷組件滑環(huán)集電器，使得設(shè)備整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，運(yùn)行更加穩(wěn)定，從而為碼頭生產(chǎn)作業(yè)提供有力保障。