桥式起重机啃轨原因分析及解决方法

　　摘要：桥式起重机是起重设备的主要机种,在使用一定时间后，由于各种原因，都会出现不同程度的大车运行啃轨现象，易造成设备发生故障，影响企业正常生产，引发安全隐患，这里就桥式起重机大车啃轨现象进行探讨分析，并提出解决改进方法。
　　关键词：桥式起重机；啃道；分析
　　
　　1.车轮啃道的危害
　　（1）车轮啃道加速了车轮轮缘的磨损，使车轮使用寿命大大减小，缩短了更换周期，增加了修理投入。
　　（2）啃轨使轨道侧面磨损加快，降低轨道使用寿命，且产生作用于轨道紧固螺钉的横向力，易使轨道的位置偏移。
　　（3）起重机车轮啃道严重时，会使其运行阻力较正常情况下大很多。运行阻力的增加，将加大电动机功率的消耗，甚至可能烧坏电动机；同时机械传动件的负荷也会加大，因而加速机械零件的损耗，严重时可能会发生断裂事故，造成突然停机。
　　（4）车轮啃道必然产生水平的横向力，一横向力会使厂房结构多承担一个横向载荷，造成厂房超载，影响厂房结构的使用寿命。
　　（5）车轮啃道严重时，特别是当遇到轨道接头的间隙很大时，车轮轮缘有可能爬上轨道顶面，从而造成脱轨的危险。
　　2.发生啃道的原因
　　起重机车轮啃道的产生原因一般认为是很复杂的。经归纳总结，主要是由三方面因素导致这一现象的。
　　（1）当起重机车轮与轨道的相对歪斜达到一定值时，在运行过程中车轮轮缘将和轨道侧面接触，以限制歪斜，造成啃道现象。
　　（2）由于主动轮驱动不同步，使起重机在行走时偏离轨道中心线，产生啃道现象。
　　（3）起重机车轮与轨道的安装精度较低，在起重机开始投入使用时就有车轮轮缘啃道的弊病。
　　3.关于这三方面导致轮缘啃道的原因分析及解决办法
　　（1）车轮与轨道的相对歪斜是导致啃轨最主要且最常见的原因。车轮的歪斜可以分成两种：水平歪斜和垂直歪斜，如图1所示。
　　
　　图1
　　图1a中车轮的纵向中心线对轨道侧面不平行。由于车轮旋转时，它前进的方向垂直于其横向中心线，这样起重机运行一段距离后，轮缘将和轨道侧面摩擦，发生干涉。起重机向前运行时，右侧轮缘擦上轨道；向后运行时，左侧轮缘擦上轨道；车体则同时被带成歪斜运行。这样在起重机的运行过程中，轮缘就反复地和轨道侧面摩擦，车轮歪斜越大，运行距离越长，轮缘和轨道侧面磨损就越重，啃轨也就越严重。图1b中车轮对轨道顶面有一个垂直歪斜量。当垂直歪斜达到一定程度时，出现啃道。
　　引起车轮相对于轨道歪斜的原因十分复杂，但主要是由如下几方面因素造成的。
　　①起重机在运行一段时期之后，由于焊接内应力的释放、超载使用、高温影响、操作或指挥不当等等，其桥架结构会有一些变形，例如，两个主梁的上拱减小不一致和产生下挠。如图2所示。这种形状结构上的变化达到一定程度后，必然使车轮偏离其正常位置，歪斜运行。
　　
　　图2
　　桥架结构的水平方向变形如图3所示。
　　
　　图3
　　这种水平方向的变形反映到车轮上，就表现为车轮歪斜，致使车轮偏斜行走；
　　而且车轮会产生横向位移，影响轮缘与轨道侧面的间隙，出现啃轨。
　　解决方案如下：
　　因桥架变形引起的啃道现象，一般采用火焰矫正法恢复桥架的形状，从而将车轮带回正常位置，消除啃道。这种方法已有成形工艺和较成熟的经验，这里不再重复。这个方案实施起来比较复杂，过程控制难度较大，而且修理质量如何与操作人员的个人能力有很大关系，所以修理的结果有不确定性。
　　针对于桥架结构的变形，如果上拱度变化较大，只修复其上拱度，然后现状加固桥架，保证其刚性，防止继续变形；如果上拱度不需修复，则直接加固桥架。完成加固之后，再将车轮相对于轨道调正，使其不再啃道。这样车轮虽然相对于桥架是歪斜的，但相对于轨道是平行的，不影响起重机正常运行，又简化了修理方案。
　　桥架的加固可采用如图4所示方法。在桥架的4个角上各焊接上、下两块加强筋板，使桥架结构的形状固定下来。在主梁下部用槽钢和钢板焊接加固，以加强主梁垂直方向的刚性，保证其上拱值。
　　
　　图4
　　
　　桥架结构加固以后，我们通过调整车轮来解决啃道的问题。由于主动轮与传动机构相连接，如果调整主动轮，那与其相连的传动机构也要作相应的调整，以保证传动系统同心，工作量较大，因此应尽量避免调整主动轮，考虑调整被动轮。
　　如图5所示，车轮纵向中心线与轨道中心线有一夹角α，车轮与轨道产生一水平歪斜量，可以在右边角型轴承箱的垂直键板上加一垫板，来调整这一歪斜，使车轮的纵向中心线与轨道中心线重合。
　　
　　图5
　　
　　垫板的厚度)为：
　　
　　式中b——车轮与角型轴承箱的中心距
　　r——车轮半径
　　如果车轮向右偏斜，则应在左边的角型轴承箱立板上加垫调整。如果是调整车轮的垂直歪斜，则在角型轴承箱的水平键板上加垫，加垫的方法和厚度计算方法与调整水平歪斜的方法相同。
　　由于车轮组件是一个整体，以及轴承的同心性要求等原因，限制了垫板的厚度t。当需要的t值较大时，应将定位板铲开，在键板与端梁弯板之间加垫板来调整，如图6所示。
　　
　　图6
　　②由于运行过程中轴承的磨损，或者修理之后车轮安装不正等许多因素，令车轮的纵向中心线在水平方向互不平行，造成车轮自身的相对歪斜。这种情况会使起重机运行时啃道，如图7所示。图7a中只有一个车轮偏斜，会有轻度的啃道。图7b中有两个车轮偏斜，并且朝同一方向偏斜。在起重机运行中会引起比较严重的啃道。图7c中的车轮都偏斜，但偏斜的方向相反。如果四个车轮的偏斜量大致相等，一般不会啃道。图7b中四个车轮朝一个方向偏斜，这种情况啃道较严重。
　　
　　图7
　　解决方案如下：
　　仍然采用如上所述加垫板调整车轮的方案。对于多个车轮水平歪斜的调整，可以考虑只调整其中的一个，使车轮变成内八字或外八字歪斜，但歪斜量要相等。如图8所示，有3种组合是可行的。[!--empirenews.page--]
　　
　　图8
　　这样，车轮歪斜对起重机运行的影响便可相互中和抵消。这种方法对于集中驱动的起重机来说，可以将被动轮调整成八字形，而主动轮应调至与轨道平行。
　　③车轮跨度不相等也可能导致啃道。这种情形的车轮偏差一般如图9所示。
　　
　　图9
　　这种情形的处理需要移动车轮的位置。将角型轴承箱的水平、垂直定位板和键板全部割开，调试好车轮之后再焊上。如果车轮有相对轨道的歪斜，用以上加垫调整的方法即可解决。
　　综上所述，引起车轮与轨道相对歪斜的主要原因是桥架结构变形、车轮相互之间不平行以及车轮跨度不相等。
　　（2）主动轮驱动不同步，会使起重机歪斜运行，歪斜量达到一定值时，车轮轮缘就会啃道。
　　在集中传动中，如果主动轮直径不同，则它们每转走的距离就不相等，起重机运行时沿着直径小的车轮方向偏斜。起重机行走一定行程或主动轮直径差过大时，就导致啃道发生，如图10所示，D1＞D2
　　
　　图10
　　两侧车轮直径差过大的原因主要是车轮踏面硬度不一致，起重机经常在同一侧承重，材质或踏面热处理硬度不够等，使两侧车轮的磨损量不同。一般情况下，被动轮的直径差不会引起啃道，只有主动轮的直径差会导致啃道。
　　对于这种啃道问题，只要消除或减小主动轮的直径差就可解决：
　　①合理选择车轮的材料，改善热处理工艺，严格控制踏面加工的尺寸精度与表面粗糙度，提高车轮的耐磨性。
　　②直径差过大的主动轮要及时更换，而且要成对更换。
　　减速器、联轴器等传动件的磨损，传动间隙过大以及传动轴扭曲等传动系统的偏差，亦可引起起重机主动轮驱动不同步。所以，在检查传动机构的状态时，要认真仔细，及时更换磨损较重的传动件，更换时要两边同时更换。
　　另外，分别驱动的起重机，因电气的不同步也会导致主动轮驱动不同步。这方面原因引起的啃道现象可通过电气检修来解决问题。
　　（3）如果车轮的角型轴承箱安装平行度偏差大，则车轮的初始精度较低，车轮歪斜行走，导致啃道。
　　处理这种啃道问题，应该将角型轴承箱重新安装、调试合格。若还不平行，就用前述加垫板的方法调整，使车轮平行于轨道，达到使用要求。
　　轨道在安装、修理或使用过程中的偏差过大，也可引起啃道。
　　两条轨道的相对标高偏差过大，起重机易产生横向移动，这样标高较高的一侧车轮轮缘啃轨道的外侧，标高较低的一侧轮缘啃轨道的内侧。在轨道跨度和轨道水平直线偏差过大的情况下，如果车轮跨度不变，会使轮缘与轨道侧面的间隙变小，当起重机运行一定行程后，就会啃道。
　　轨道偏差过大的原因主要是安装精度低，修理质量差，以及使用过程中的螺栓松动等。
　　安装轨道时，应严格按要求调整轨道的标高、跨度和水平直线性，以避免轨道安装精度低的问题发生。在轨道使用过程中，经常检查螺栓的紧固情况，定期检查轨道的几何精度，提高修理质量，来解决轨道偏差大的问题。
　　4.结语
　　本文只是针对起重机大车啃道的几个主要方面加以简单的论述，或许还另有原因没注意到，不详尽之处敬请批评指正。
　　
　　参考文献:
　　[1]起重机设计手册[M].北京:机械工业出版社,1980.
　　[2]机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1987.
　　[3]起重运输机械[M].北京:冶金工业出版社,1988.
　　[4]GB3811-83起重机设计规范[S].北京:中国标准出版社,1984.

《桥式起重机啃轨原因分析及解决方法》

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