起重机械减速器、卷筒、车轮典型失效模式与定期检验重点把控

摘要：起重机械作为工业生产与物流运输中的关键设备，其安全性直接关系到人员生命与财产安全。减速器、卷筒、车轮三大核心部件在长期交变载荷、磨损及环境腐蚀作用下，易出现多种典型失效模式。本文系统梳理了上述三大部件的常见失效形式，包括减速器齿轮断齿与轴承损坏、卷筒筒壁疲劳开裂与钢丝绳压痕、车轮轮缘磨损与踏面剥离等，并结合现行安全技术规范，提出了定期检验中应重点把控的检查项目与判定标准。研究结果可为起重机械使用单位与检验检测机构提供技术参考，有助于提升设备运行可靠性与检验工作质量。

关键词：起重机械；减速器；卷筒；车轮；失效模式；定期检验

Abstract: As critical equipment in industrial production and logistics transportation, lifting machinery safety directly impacts personnel lives and property protection. The three core components—reducer, drum, and wheel—are prone to various typical failure modes under prolonged alternating loads, wear, and environmental corrosion. This paper systematically identifies common failure patterns for these components, including gear tooth breakage and bearing damage in reducers, fatigue cracking of drum walls and wire rope scoring, as well as wheel rim wear and tread delamination. Based on current safety technical standards, it proposes key inspection items and evaluation criteria that should be prioritized during periodic inspections. The findings provide valuable technical references for lifting machinery operators and inspection agencies, contributing to enhanced equipment reliability and inspection quality. Keywords: lifting machinery; reducer; drum; wheel; failure mode; periodic inspection

起重机械在冶金、港口、建筑、仓储等各个行业广泛应用，其安全运行是保障生产作业顺利开展的重要前提，减速器、卷筒和车轮作为起重机械金属结构与传动系统里的核心部件，直接承受起重载荷以及频繁启制动所带来的冲击，随着设备服役年限不断增长。上述部件不可避免地会出现各种各样的失效情况，现行《起重机械定期检验规则》虽然对检验项目作出了相关规定，但是部分检验人员在实践当中对关键失效特征的识别能力存在不足，从而导致隐患出现漏判现象，本文的目的在于归纳三大部件的典型失效模式，并且提出检验过程中的重点把控环节，希望能为检验实践提供一定参考。

1 减速器典型失效模式与检验重点

1.1 典型失效模式

减速器在起重机械传动系统里承担着减速增矩的关键重要作用，它的工作环境通常伴随着重载、频繁启停以及冲击载荷，所以很容易出现各种各样的失效形式，齿轮失效是最为常见的问题，其中包括齿面疲劳点蚀、齿面胶合、齿根裂纹甚至断齿情况，其根本原因在于长期交变应力作用下材料疲劳强度下降，或者润滑不良导致齿面金属直接接触。轴承失效同样是高发状况，主要表现为滚动体剥落、保持架断裂和内外圈滚道磨损现象，一旦轴承出现失效情况，将会引发齿轮啮合偏移进而加速整机故障，密封件老化会导致润滑油发生泄漏，箱体结合面变形会引起齿轮对中出现不良状况，通气帽堵塞会造成箱内压力异常升高。这些都是减速器运行中不能忽视的失效模式，上述失效情况并非孤立发生，往往会相互关联并且叠加恶化，最终导致减速器整体功能丧失。

图1：减速器结构图

1.2 定期检验重点把控

针对减速器的定期检验要从事前预防和事中诊断两个维度来开展，在齿轮啮合状态方面检验人员要先通过空载运转听诊或振动检测判断是否存在异常冲击声或周期性噪音，对可疑情况要开盖检查齿面是否有明显点蚀、胶合或裂纹痕迹。润滑油质的检查同样十分关键，要取样观察油液是否乳化变质或含有金属屑末以及油位是否保持在正常刻度范围内，这能直接反映内部磨损程度，箱体与密封部分要检查结合面有无渗漏油迹、紧固螺栓是否松动以及通气帽是否保持畅通，对于运行中的减速器还要关注轴承座温度是否异常升高，必要时辅以振动频谱分析来判断轴承与齿轮的运行状态，通过这些检验手段可在早期发现潜在缺陷避免突发性故障引发安全事故。还应关注减速器地脚螺栓与联轴器的对中状态，地脚螺栓松动会导致整机振动加剧，联轴器对中偏差会引发附加弯矩加速齿轮与轴承的非正常磨损，对于使用年限较长的减速器建议在检验中增加齿轮侧隙与接触斑点的测量，以此判断齿面磨损程度与啮合质量为是否需大修或更换提供依据[1]。

2 卷筒典型失效模式与检验重点

2.1 典型失效模式

卷筒作为起重机械里钢丝绳的承载与收放核心部件，它的失效模式和钢丝绳缠绕状态及筒体结构强度紧密相关，筒壁疲劳开裂属于最有危险性的失效形式，裂纹大多起始于绳槽过渡区域或者焊缝热影响区，在交变弯曲应力和压应力共同作用下逐步扩展，一旦裂纹发展成贯通性裂纹，就可能导致卷筒出现整体断裂情况。绳槽磨损是另一种较为常见的失效现象，钢丝绳在反复收放过程中会和绳槽壁产生摩擦，致使槽型变浅或者出现变形问题，进而就会引起钢丝绳排列不齐、层间挤压加剧，从而形成一个恶性循环。卷筒法兰边缘在钢丝绳偏斜拉力的作用之下，有可能会出现卷边或者局部撕裂状况，卷筒轴与轴承的配合面长时间承受径向载荷，容易产生磨损间隙从而引起卷筒运转偏摆，进一步加速钢丝绳与绳槽的非正常磨损[2]。

2.2 定期检验重点把控

卷筒定期检验要重点关注裂纹、磨损和形位偏差这三大方面，裂纹检测时优先采用磁粉或渗透检测对筒壁表面及焊缝区域探伤，绳槽底部和端部焊缝作为高应力区属于必检部位，有任何表面线性缺陷都须按标准评估其深度与性质，绳槽磨损量测量需用专用量具逐段检查绳槽深度和宽度，若磨损致钢丝绳在槽内明显晃动或排列失序就判定为不合格，卷筒轴与轴承配合间隙要纳入检验范围。同时检查轴端挡板是否紧固可靠，空载运转时测量卷筒径向跳动量是否超差。要观察钢丝绳在卷筒上实际缠绕状态，确认有无压绳、跳绳或重叠缠绕等异常现象，这些外部表征常反映卷筒结构或安装偏差深层问题，要检查卷筒固定螺栓与底座连接是否可靠，筒体有无明显变形或局部鼓包的情况，焊接结构卷筒要逐一检查焊缝外观质量，不得存在可见裂纹、咬边或未熔合缺陷，卷筒端部挡绳板高度及紧固状态要纳入检验范围，防止钢丝绳从端部脱出，检验记录中要详细记载各测量数据以形成卷筒状态纵向对比档案[3]。

图2：现场检验

3 车轮典型失效模式与检验重点

3.1 典型失效模式

车轮作为起重机械行走机构里直接和轨道接触的承载部件，其失效模式直接影响整机运行的安全性与稳定性，轮缘磨损是最为高发的失效形式，轮缘在长期导向过程中与轨道侧面摩擦会逐渐减薄，严重情况下会丧失导向功能且存在脱轨风险。踏面剥离与剥落现象同样比较常见，多是因为接触疲劳应力超过材料疲劳极限，或者表面淬硬层厚度不足、硬度分布不均，致使表层金属呈片状脱落，踏面局部压陷或者裂纹往往由轨道接头不平、轨道表面异物碾压或者车轮本身材质缺陷所引发，车轮轴承损坏会造成车轮卡滞、转动不灵活，从而导致踏面偏磨情况出现，车轮安装基准因基础变形或者紧固件松动而发生偏离，会使轮轨接触状态恶化并出现啃轨现象。进一步加剧车轮和轨道的共同损伤，上述这些失效模式相互之间互为因果关系，检验的时候必须进行系统评估（见表1）。

表1 车轮典型失效模式及表现形式

3.2 定期检验重点把控

车轮的定期检验要把几何尺寸测量、表面状态检查和安装精度校核结合起来，轮缘厚度与高度属于判断车轮能否继续使用的核心指标，得使用专用轮缘卡尺进行测量，当轮缘减薄到一定程度或者高度磨损明显时，其导向能力就无法得到保证，必须判定为不合格，踏面磨损与剥离状况需要通过目视配合样板来检查，重点关注踏面上是否存在剥落坑、径向裂纹或局部压痕，同组车轮的直径差也应该控制在规定范围之内，不然会引起整机运行出现偏斜[5]。车轮与轨道的接触状态是检验的另外一个重点，要观察车轮踏面与轨顶接触线是否处于居中位置，通过空载行走检查是否存在啃轨或者蛇行这样的现象，还需要测量车轮的垂直偏斜与水平偏斜，检查车轮组连接螺栓是否出现松动情况，用手转动车轮来确认轴承转动是否具备灵活性，并在运行中检查轴承座有无异常温升，应检查车轮轴与轴承的配合间隙是否超出标准范围，间隙过大会引起车轮摆动并加速轮缘与踏面偏磨，轨道状态对车轮寿命的影响十分显著，检验时必须同时关注轨顶磨损、接头高低差与轨距偏差，要排除因轨道问题导致的假性车轮失效这种情况，对于频繁使用的起重机械，建议对车轮踏面与轮缘进行周期性的硬度抽检[6]。

结论

减速器、卷筒、车轮这些是起重机械关键承载与传动部件，它们的失效形式有明显疲劳与磨损特征，检验人员得熟练掌握各类失效宏观表象和判定界限，定期检验要结合目视检查、尺寸测量与无损检测等多种手段，重点覆盖齿轮啮合状态、筒壁裂纹、绳槽磨损、轮缘厚度与踏面状况等核心项目，使用单位要建立部件寿命档案，对接近设计寿命的部件提前安排更换以避免失效引发重大安全事故。

参考文献：

[1]邓静,胡弦旋,刘健,等. 起重机钢丝绳编结接长失效机理与安全对策研究[J].特种设备安全技术,2026,(3)53-55.

[2]王松雷,薛志钢. 基于非概率可靠性的起重机车轮失效分析[J].建筑机械,2026,(4)97-101.

[3]张春满. 起重机钢丝绳早期失效原因分析及治理[J].设备管理与维修,2026,(6)85-88.

[4]赵结昂,包俊义,金嵩,等. 矿用起重机卷绕系统失效的故障树分析及预防措施[J].特种设备安全技术,2025,(6)47-48.

[5]庆光蔚,郭勤涛,黄巍,等. 起重机用钢丝绳拉伸失效有限元分析及实验研究[J].起重运输机械,2025,(12)63-67.

[6]李飞,曹夏,罗振坤,等. 拉伸平均应力对冶金起重机主梁Q345钢多轴加载下疲劳失效的影响[J].物理测试,2025,43(3)10-18.