橋式起重機大車啃軌現象分析及改進

        0  前 言
        橋式起重機在冶金、礦山等行業被廣泛使用，新鋼特鋼鋼管廠目前就有24臺橋式起重機在線使用。橋式起重機使用一段時間后，都會不同程度出現大車行走啃軌現象，尤其是使用多年的行車。特鋼鋼管廠原料車間和退火車間的行車大車行走啃軌嚴重, 造成設備故障經常發生，增加了設備備件消耗和維修工作量，影響了該車間的正常生產。針對這一現象，我們從理論上進行了分析，從而提出改進措施。改進后設備運行正常，設備事故、故障停機率大大降低，保證了車間的正常生產。
        1  判定啃軌的條件
        橋式起重機系有軌運行，是車輪在專用的軌道上運行。.起重機軌道是用來支承起重機的全部重量，保證設備正常、定向運行的。所以選用橋式起重機軌道應滿足以下技術條件：
        （1）軌頂表面能承受車輪的擠壓力；（2）軌底有一定的寬度以減輕對基礎的承壓；（3）應有良好的抗磨彎度。起重機在運行中，由于多種原因常出現軸向移動或軸向歪斜，從而使車輪與軌道側面接觸摩擦，受到輪緣與軌道構成的約束。在約束運行時,輪緣車輪的輪軌接觸狀態（如圖1），這時車輪與鋼軌有兩個接觸點，A點在踏面上稱為承載點，B點在輪緣上或過度圓弧處稱為導向點。這種接觸摩擦方式造成了車輪緣摩損及軌道的側面摩耗，這種現象習慣上稱啃軌。
        我廠兩個車間的起重機大車行走時發出吭吭聲，目測軌道側面有斑痕，軌道頂面有點斑，車輪輪緣內側有亮斑。起重機運行時，在短距離內，輪緣與軌道間隙有明顯的改變，根據這現現狀可初步判斷為大車行走啃軌。

圖1

          2  啃軌造成的嚴重后果
        （1）啃軌對基礎、房梁、橋架的影響。起重機的運行啃軌，必然產生水平側向力。這種側向力將導致軌道橫向位移，引起設備振動，致使固定軌道的螺栓松動，另外，還會引起整臺行車的振動，這些都不同程度的影響了房梁、橋架結構的穩固。
        （2）啃軌對生產、人身、設備造成的威脅。嚴重的啃軌會使起重機軌道嚴重磨損，導致行車運行時和車輪接觸不好而不能使用，直至更換，造成人力、物資的浪費，同時也給生產造成很大的影響。
起重機屬高空作業，在運行中，特別是當軌道接頭間隙過大時，極易造成重大人身傷亡和設備事故。
       （3）啃軌對電氣設備系統的影響。行車在運行中啃軌會產生相當的阻力，從而增加了電力系統的負荷，由于運行中電流的增大而造成電氣元件和電動機功率的耗損。特別是大車運行開車時，由于啃軌增大了運行阻力，使電機在運行中超負荷運轉，很容易造成電機過載燒毀。同時由于運行阻力大，也容易使傳動系統部件如軸等扭壞，我廠起重機在啃軌現象消除前，也經常出現此故障。
        3 啃軌原因的分析
        3.1.1 大車在運行中出現啃軌，這是很嚴重的問題。在正常運行情況下，起重機車輪輪緣和軌道之間有一定的間隙，一般設計最大間隙為30-40mm，但由于某些原因如吊裝、運行中的一些因素造成車輪歪斜，使運行中的車輪與軌道的接觸面不在踏面中間，造成車體偏斜。當車體偏斜時，起重機的一側輪緣和軌道側面相擠壓，輪緣和軌道就產生了側面摩擦，從而造成輪緣和軌道的側面摩損，這是起重機偏斜啃軌的主要原因，也就是說盡管輪距和軌道跨度是正確的，但是車輪踏面的中心線與軌道的中心線不重合，當車體偏斜時，整個起重機靠著軌道一側接觸而行走，因此造成了車輪輪緣與軌道間的一側強行接觸，并使車輪和軌道嚴重磨損，因此就產生了啃軌。
        輕微的啃軌會造成輪緣及軌道的側面有明顯的磨損痕跡，嚴重啃軌會造成輪緣和軌道的側面金屬剝落或輪緣向外變形。
        啃軌的原因還有許多，如行車的橋架及基礎變形，必將引起車輪的歪斜和跨度大小的變化，從而導致大車運行啃軌。因橋架變形,促成端梁產生水平彎曲，造成車輪水平偏斜超差，這也是啃軌的主要原因。
        當大車運行制動時，則產生縱向或橫向力。如大、小車同時制動，便產生一個合成制動力，使軌道承受一個斜向推力。這時如果軌道安裝成一側高于另一側時，起重機重心就會整個移向低的一側，從而增加了軌道所承受的橫向力，使軌道的一側車輪緊夾在軌道外側，造成啃軌，我們對以下幾方面做個重點分析：
        3.1.2  車輪
        首先檢查車輪外觀有無裂紋、踏面剝落、壓陷等。早期的磨損使車輪出現踏面壓潰或磨成平面.輪緣的厚度磨損≤5%，踏面磨損≤1.5%，踏面無麻點，則車輪合乎使用標準。
        （1）當兩邊主、被動輪的直徑不相等(因制造和磨損不均勻所致)大車運行時，在相同的轉速下，兩邊的行程不相等，造成啃軌。
        （2）車輪的安裝位置不正確，也容易造成啃軌。主要有以下幾種：
        A  四個車輪的安裝位置不在矩形的四角。同側中心不在一條直線上，車輪偏斜，這時不管是主、被動輪都會造成啃軌。
        ①如圖2所示，車輪位置呈平行四邊形，對角線D1＞D2，啃軌車輪在對角線位置。
        ②如圖3所示，車輪位置呈梯形，啃軌位置在同一條軸線上，L1<L2、D1=D2，若輪距過大，同時啃軌道內側，若過小，則啃軌道外側。

 圖2  啃軌現象之一

圖3  啃軌現象之二

        B 車輪在水平面內的位置偏差造成二種啃軌現象。
        ① 如圖4所示，一個車輪有偏斜時，當向一個方向運行時，車輪啃軌道的一側，當反向運行時，又啃軌道另一側，此現象較輕。
       ② 如圖5所示，當向一個方向運行時，車輪啃軌道的一側，而反向運行時，同一車輪又啃軌道另一側，此現象較為嚴重。

圖4   啃軌現象之一

圖5   啃軌現象之二

         3．2  軌道
        由于軌道安裝不正確、不符合安裝技術要求，而造成軌道跨度公差及兩根軌道相同跨度標高誤差超標等，都能造成大車運行啃軌。如大車軌道安裝質量不好，軌道的水平彎曲過大，當超出跨度公差時，必然引起車輪輪緣與軌道側面摩擦，即引起運行啃軌。
        4 整改措施
        我廠5噸、10噸橋式起重機軌道采用的是P38型鋼軌，采用壓板，騎卡固定。根據上述分析，我們一一檢查發現：
        （1）軌道的水平彎曲過大。如圖6
        （2）軌道同跨度高低誤差過大，最大誤差達45mm，嚴重超標如圖7

  圖6 大車軌道水平彎曲

圖7  大車軌道同跨度高低誤差

        問題主要出在軌道上，我們決定對其進行整改，以調整高低誤差為主，同時附帶調整軌距偏差。采用加墊板法來調整，選用普通鋼板，其厚度按軌道實測高低誤差選定，墊板要求表面平整、無凹凸，外形尺寸寬度不得超過軌道壓板20mm，軌道下面要填實，不得有懸空現象，用帶螺栓的壓板固定在下面梁上，這種方法結構經濟、可靠、效果好，簡單易行。
        5 結束語
        我們采用加墊板固定方式修復大車運行軌道，經過復檢，修復后的大車軌道水平彎曲，同截面兩根軌道高低誤差合乎使用標準，驗收合格，現正用于生產。經過一年的時間證明，經過修復的起重機大車軌道消除了啃軌現象，設備運行狀況良好，減少了維修次數，節約備件資金，減少了設備事故，為企業提高經濟效益提供了有力的保證。