门(桥)式起重机集电器的 技术改造与效益分析

  哈尔滨铁路局满洲里站换装所目前使用的门（桥）式起重机（以下简称门、桥吊）是一种常见的轨线受电方式的电动机械，其集电装置大多采用无轨电车用集电器，或者是在此集电器基础上改造的变型产品。这类集电装置主要由集电杆、滑靴、铰接构件、集电杆平衡弹簧、转向装置或正反向推拉杆等组成。现有类似产品使用中均不同程度地存在以下问题:由于滑靴球铰磨损，当滑线接头截面骤变，滑线吊线夹倾斜和在风力作用下滑线横向摆动，以及由温度产生的滑线弛度变化时，滑线与轨道平行度超差，起重机正反向换向运行时均易产生脱线断电;加之电源线是在滑靴球铰上引出的，由于球铰是运动构件，磨损后球体与球座间隙增大，杂质易进入，导致球铰在导电时虚接，产生电烧蚀。这种情况使起重机在作业时极易产生脱线断电，造人身、设备事故。

满洲里站换装所的生产性质与其他作业站不同，一条换装线上配备有 8 台起重机，共用一条电源滑线供电。当 1 台起重机集电器脱线或发生故障时，整条换装线上的起重机都要停电停机，等待集电器的故障修理。一旦起重机集电器发生故障，将影响整条换装线的运输生产。在初冬和开春季节时，由于气温变化较大，电源滑线结霜、结冰现象经常发生，均需人机配合除霜、除冰，由于是高空作业，严重危及人身和设备安全。

经调研并结合满洲里站换装所地理条件与设备布局等实际情况，技术人员研究采用了一种新型结构的集电器（实用新型**，**号:03239142.0），并对该结构进行了改进与完善。经换装所 2 年的使用效果证明，这项技术改造是成功的，彻底解决了门、桥吊的集电器经常出现故障而影响运输生产的难题，从而保证了换装所运输生产的正常进行和人身、设备的安全。

1 技术改造方案

1.1 新型集电器的基本结构

集电器的基本结构如图 1所示。集电块1一般采用整体或分体碳精滑块，*佳方案是分体碳精滑块，用M8 螺栓 3 固定在槽式集电壳 2 上。集电壳采用铝或铜铸造加工成型，带有可镶入集电块的凹槽。槽宽为滑线直径的 12～18 倍，*佳方案是 15 倍。槽式集电壳凹槽的两侧板内侧立面的导向一般采用斜面，其内侧立面与集电块相接触的部位加工有与集电块相适的纵向槽。**绝缘体 4 由电木板制成，通过 M10 螺栓 6 与上部槽式集电壳相连，并由沉头螺栓7与下部限转角铰接销轴座 8 相连，电源线 5 从螺栓 6 引出。限转角铰接销轴座由铸铁或板件焊接加工成型，其上装有调整螺栓14。该轴座通过直径 10 mm 的销轴 9 与微转角弹簧伸缩缸 10铰接。微转角弹簧伸缩缸工作行程 320 mm，工作压力8～12 kg，伸缩缸的限转可以用滑槽，但为简化结构采用限转动的导向平面。座板 13 采用 6～10 mm 钢板制作；二级绝缘体 12 采用天车瓷瓶。整个集电器通过二级绝缘体与机架 11 固定连接。

1.2 改进完善方案

在原有微转角弹簧伸缩缸（图 2）的上部增加带防尘和防水密封装置1，以改进伸缩缸的防尘、防水功能。

同时加装轴承 2 ，以减少伸缩缸导杆的纵向伸缩阻力。具体方案是在上盖开有滚珠滚动槽，滚珠采用直径5～8 mm，*佳方案是上盖滚珠滚动槽直径5.4 mm, 滚珠采用直径 5 mm。下盖在限转角的两个平面处各钻有一个孔，孔内装有滚珠和弹簧及调整装置 3，钻孔直径为 5.4 mm，滚珠直径 5 mm，弹簧公称直径 5 mm，钢丝直径 1 mm，工作行程 10 mm，工作压力 3～4 kg。

另外，重新设计装配一个固定机架的可调式安装座，以解决原集电器在不同机型安装时需改造机架的问题。可调式安装座加装在机架上部，该安装座上开有宽13 mm、长 300 mm 的连接槽（见图 3），使集电器整体在槽内可横向移至所需的固定位置。

1.3 工作原理

该集电器垂直安装在滑线15与用电设备机架11之间（见图 1）。槽式集电壳 2 内的集电块 1在弹簧伸缩缸1 0 弹力的作用下与滑线紧密接触，电流经滑线、集电块、槽式集电壳、电源引线 5 引入用电设备。当风力作用或安装偏差使滑线 15 偏离中心时，由于槽式集电壳底部较宽，滑线在集电块上运动时很难刮碰到槽式集电壳的内侧立面，万一滑线尤其是其硬弯、接头或吊线夹扭转处刮碰到槽式集电壳的内侧立面时，随摆幅增加而横向力锐减的滑线被具有导向面的凹槽立面限在槽内，同时在微转角弹簧伸缩缸柱塞的水平微转动及限垂直转角铰的共同作用下，消除了滑线跳槽脱线。由于集电块、槽式集电壳、固定螺栓和电源引线等电流传导体均为固定连接无相对运动，故不会产生虚接和电烧蚀。

1.4 新型集电器的优点

（1）不掉（脱）线。由于该槽式集电壳底的宽度与滑线的*大偏移量相当，且两侧板具有使滑线向槽式集电壳中心移动的导向面，极大地改善了滑线与槽式集电壳的受力状况，在滑线硬弯、对接接头、吊线夹扭转等情况下确保滑线不跳槽脱线，尤其适用于东北气温寒冷地区。

（2）无电烧蚀。因为集电器上的电流传导体间的连接均为固定连接，无虚接，不产生电火花，从而消除了电流传导体的电烧蚀。

（3）密封式轴承使微转角弹簧伸缩缸具有摩擦阻力小，碳质滑块与滑线接触压力小，碳质滑块使用寿命长等优点。

（4）不需要冬、夏季两次调整滑线松驰度。

（5）故障率低，维修少，使用寿命长，安全可靠。

（6）改进完善后新增以下优点:①防尘、防水功能;

②无卡死和无阻滞功能;③可调式安装座，无需改造安装机架。

2 安装技术要求及保养

2.1 安装要求

（1）当电源滑线间距 S 大于等于 560 mm 时，集电器 1、2、3、4 安装在同一轴线 A 上。

（2）当电源滑线间距 S 小于 560 mm 时，集电器 1、

3 安装在同一轴线 A 上，集电器 2、4 安装在同一轴线 B上（图 4）；三相三线制集电器 2 安装在轴线 A 上，集电器1、3安装在同一轴线B上（图5）；以确保集电器的导电体间的电气绝缘距离。

（3）轴线 A、轴线 B 的间距离 C 应大于等于350 mm。

（4）集电器垂直安装在滑线与设备机架间，安装前应测量滑线的*大松弛度（即单根滑线的*大高低差）当滑线的*大松弛度大于 300 mm 时应调整滑线的松弛度在 0～300 mm 间。集电器安装高度 H 根据机架高度通过 U 型卡子调整。

2.2 技术保养

（1）按设备保养有关规定检查、紧固固定螺栓（特别是电源引出线），防止由固定螺栓松动引起**绝缘下降。

（2）当碳刷磨损 3/4时更换碳刷。

（3）按设备保养有关规定对铰点注油。

（4）根据滑线松弛度的变化调整集电壳（碳刷盒）转角。

（5 ）按设备保养有关规定检查测量绝缘，绝缘等级：E 级。

（6）春秋两季节更换防尘、防水圈。

（7）按起重机检修标准规定的时间，检查轴承更换润滑脂。

（8）按起重机检修标准规定的时间，检查调整微转角弹簧伸缩缸下轴承压力。

3 使用情况及效益

3.1 使用情况

从 2003年3月至今，该集电器先后在满洲里站换装所的50 t、36 t、20 t、12.5 t、10 t的18台门吊上投入使用，现场反映良好。尤其是在换装所东吊作业区的四线6台门吊、五线6台门吊、七线8台门吊使用效果尤为突出。该三条线为换装线，换装货物品种繁多，除木材外还有矿粉、汽车袋装化肥、钢轨、废钢、杂品等，生产任务特别繁忙。由于该线始建与 20 世纪 50 年代，设备虽经多次技术改造，但由于没有好的集电器产品，一直使用的是原始的老产品，加之地质环境的变化造成门吊滑线铁塔倾斜、走行线基础下沉，以及近年来气温变化大，使滑线松弛度加大，造成电源滑线与走行线不平行差达380 mm，高低差 500 mm。门吊作业时集电器故障极为频繁，尤其是在换装成列木材货物列车时，易发生门吊集电器脱线，造成总电源掉闸等故障，使整条换装线上所有吊车无法作业，严重影响换装生产。换装所只好派电工在门吊电源滑线的电源开关旁看护，集电器脱线掉闸时及时人工复位，极易人身及设备、货运事故，且影响货物列车正点运行。自2003年3月安装该集电器后，彻底解决了掉线和刮碰滑线吊线夹、绝缘子等问题。同时受到哈尔滨铁路

局主管部门的肯定，在满洲里站换装所推广使用。

3.2 安全与经济效益分析

（1）2001-2002 年故障分析。仅以二车间一道为例（该线上有50 t门吊1台，36 t门吊1台，20 t门吊2台共 4 台吊车），2001-2002 年度共发生滑靴脱线 432 次，绝缘损坏 96次，弹簧脱钩288次，撑杆断裂85次，滑靴破损312次。由于滑靴脱线造成总电源掉闸53次，累计停机1 249小时，直接经济损失63 761.80元，间接经济损失 224 820 元，造成设备事故 1 次。2002 年 7 月 2 日由于滑靴脱落同滑线虚联两相，造成50 t门吊起升电机烧毁，直接经济损失 22 187 元，影响门吊正常使用 14天，间接经济损失60 480元。

（2）新型集电器使用效果。新型集电器更换使用后，2003-2004 年度未出现过任何故障，只是滑块正常磨损进行停机更换，累计停机 32 小时，更换滑块成本1 080元，停机影响换装生产经济损失5 760元。

新型集电器与老型集电器经济效益和安全性能比较见表 1。

上述18台门吊采用该集电器至今，从领导、工程技术人员到司机、修理工普遍反映该集电器保养维修项目少，无故障，节约运用维修成本。由于故障停机 2 年中未出现过，大大减少了故障率，改善了设备运用状况，提高了设备利用率和设备安全系数，减少设备维修费用支出，为企业带来了巨大的经济效益。