桥式起重机啃轨分析与对策

【摘 要】由于设计、制造、安装等缺陷造成桥式天车小车啃轨是天车存在的一大通病。小车轮与轨道之间机械啃轨方面的原因需要结合实践进行分析，进而制定出整改措施。

【关键词】桥式起重机；啃轨危害；分析；调整

1 前言

目前，桥式天车在冶金类企业中应用普遍，但在使用过程中，会经常碰到小车啃轨的问题；对于连续生产的企业，如不能及时解决，不但会增加一线维修人员的工作量，而且增加设备的运行成本，还会因此造成停产，给企业造成不可估量的损失，唐钢炉料公司是一家球团生产企业，需要用桥式抓斗天车上料，天车为中级工作制。在前期，由于种种原因，造成6部天车不同程度的小车啃轨，经过我们不断摸索，查阅相关技术资料，问题得到了很好的解决。

2 小车啃轨的定义

小车在运行时，车体由于某种原因产生歪斜，小车轮中心与轨道中心产生偏差，使轮缘与轨道间隙时而大，时而小，最后间隙消失，致使轮缘与轨道侧面接触，轮缘或轨道磨损严重，这种现象就是啃轨。

3 啃轨的后果

（1）车轮或轨道寿命减少：重型及冶金用起重机，由于轮缘与轨道磨损严重，小车轮只能用几个月，而正常情况下，寿命可达5-8年；由于轨道侧面磨损严重，轨道顶面在短时间内变窄，减少了接触面积。磨损严重时，应及时更换。

（2）小车行走轮轴承及齿式联轴器使用寿命缩短，由于啃轨，两者长期处在非正常受力状态下，大大缩短了使用寿命。

（3）由于存在侧向力，轨道会发生偏移，加剧了啃轨，形成恶性循环。

（4）由于车体偏移，电气托缆小车轨道变形加剧，造成停机故障。

（5）运行阻力加大：当小车放在1-2档时，常开不动车，电动机功率损耗和传动系统负荷增大，啃轨严重时，齿联轴器会发生断齿现象。

4 啃轨产生的原因分析

（1）由于制造精度不够；或是在使用过程中，两主动车轮磨损量不同造成两轮直径相差过大，在集中传动系统中，两轮转速n相同，但线速度不等，这就必然使小车一侧超前，一侧滞后（图1）

图1

一侧超前量为：λ=nπ（D1-D2）= nπΔD（mm）；其中n为主动车轮转速（r/min）；ΔD为两个主动车轮直径差（mm）；当n=10 r/min时，不同的ΔD对应的λ见表1：

表 1

ΔD/mm 0.14 0.4 0.8 2 4 5

λ/mm 4.396 12.56 25.12 62.8 125.6 157

由表1可以看出，直径差越大，超前量越大，在短距离内啃轨的可能性就越大，唐钢炉料公司轮缘与轨道的距离为δ=15mm，小车极限行走距离为L=28m， 小车轮为Ф400h9（-0.14，0），当小车

ΔD=0.14mm时，行走极限距离的超前量为：λ=28Х4.396/10Х3.14Х400Х10-3=9.8mm

由此可以得出结论：小车轮直径相差过大是由于在使用过程中不同的磨损量造成的，而车轮材质和踏面热处理硬度不够，或车轮踏面硬度不一致是造成不同磨损量的主要原因。

（2）小车轮水平偏差超差

车轮中心线与轨道中心线，在水平方向有一个夹角，称为水平偏斜。由于水平偏斜使车轮产生纵横两个方向的分速度。VΧ为小车纵向运行速度，使小车向前运行；VУ为横向速度（图2），将导致小车轮啃轨道。

图2

（3）小车轮垂直偏差

车轮中心面对小车行走轨道顶面应为垂直状态，接触面为一个矩形（图3），当车轮不垂直于轨道顶面时，此时车轮踏面与轨道顶面接触不均匀，其接触可视为一个三角形面。底面轮压最大，顶面最小，从而引起小车轮跑偏；当小车轮向A方向运行时，运动轨迹为垂直于a线方向运行，当小车轮向B方向运行时，运动轨迹是沿着轨道垂直于b方向移动。

图3

（4）2车轮直线偏差、对角线不等和车轮跨度不等，图4是小车轮对角线不等（L1< L2），小车轮跨度不等（S1> S2），轮1、轮2为主动轮， BB'、CC'为小车轮轨迹线，小车重心所在垂面经过轮3与轮4的跨距中心，EE'为小车重心所在垂面：

图4

当小车向D方向运行时，受力如图5：

图5

其中，f为轮1、轮2的摩擦力，f为轮3、轮4受到的摩擦力，M为轮3、轮4受力向小车体中心所在平面简化得到的力矩。在水平面内，各车轮受力向EE'面简化，可以看出小车体沿着顺时针方向旋转，引起小车轮啃轨；当小车向E方向运行时，小车体沿着逆时针方向旋转，引起啃轨；同理，小车轮其它布置方式可以用同样的方法进行分析。

（5）桥架水平刚度的影响

两个大车桥架的水平刚度对车轮的水平偏斜、轮缘与轨道间的间隙都有不同程度的影响，所以对啃轨也有一定影响。

（6）不正确操作的影响

天车岗位严格按照操作规程进行操作，可以缓解啃轨。小车的启动时间不应短于4-6s，启动过快则驱动力易于超过小车轮的摩擦力，主动轮空转打滑，易造成啃轨；制动时间一般为（1/35～1/17）V，约为3～5s，同理，急刹车或打倒车由于制动时间短，惯性力大于摩擦力，造成啃轨。

5 啃轨的调整策略

（1）4个小车轮调整为矩形状态为最佳状态，为此先要对4个小车轮进行“拉方”。以Ф400，轮面宽度为100mm，轮缘宽度为20mm为例，用钢板尺从轮面向里量取60mm，在此点挂线坠，将线坠的垂直投影点投影到轨道上，4个小车轮的投影点依次为a、b、c、d，做好标记（图8），将小车开走，进行测量；如果S1=S2、L1=L2，说明车轮定位没问题，否则要调整小车轮。先要检查小车轮的轴向间隙（Ф400小车轮的轴承内外圈之间允许有0.03～0.18mm的轴向间隙），并且要保证小车轮转动灵活；调整时可以通过在小车轮轴承座端盖处加减调整垫实现（图6）。调整好轴向间隙后，复“拉方”，不合适的话，可以调整小车轮里外角轴承箱的键板实现（图7），调整好后用电焊焊牢键板。

图6

图7 图8

（2）小车轮垂直偏差调整

对于发生垂直偏差的小车轮，从小车轮顶端向下挂线坠，如图所示，调整时从角轴承箱里外水平键板下加减调整垫实现，调整好后焊牢键板（参考图9）。

图9

（3）小车轮水平偏斜调整

①小车轮水平偏斜量的测定：将小车整体看做一个刚性平面，4个小车轮的偏斜位置代表刚体4个角上的速度方向。将小车轮偏斜量用符号C表示，数字C1表示车轮的偏斜程度，称为水平偏斜量。用Ф0.5线绳作弦线，首先接触a，然后b，在点C处测量得到偏斜量。为轮1的偏斜量，同样可测量得到其它小车轮的偏斜量。

②作水平偏斜图，先做一平行于轨道的直线，任意取一段作为轮距K.后在线段K两端为原点作垂线C1、C2（正值在右侧，负值在左侧），并以C线段末端箭头表示侧向力的作用方向（图10），随后，作两侧车轮水平偏斜量的合成。合成数值应按照代数和法计算：C前=C1、2=C1+ C2 ；C后=C3、4=C3+ C4。

图10

按矢量C前、C后作小车四轮总偏斜图（如图11）。

图11

例如C1=+5 ，C2=-8，C3=-4，C4=-35则：

C前=C1、2=C1+C2=5-7=-2，C后=C3、4=C3+C4=-3-34=-37，侧向力如图12所示：

图12

③水平偏斜啃轨的消除：C前=C1、2=C1+ C2 =0，C后=C3、4=C3+ C4=0调整量通过从小车轮角轴承箱竖直键板下加减调整垫实现；车轮合理布置如图13：

图13

6 结束语

在实际工作中，小车啃轨的原因千差万别，必须认真分析，理论联系实际，找出“病根”，才能“对症下药”，达到事半功倍的效果。

作者简介：

沈之港（1982―）男，大学本科学历，助理工程师，工作单位 唐钢青龙炉料公司，长期从事一线设备维护、管理工作。