起重机啃轨现象的分析和检验方法的探讨__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:153

副标题#e#      摘　要: 起重机的啃轨形式多样，有的是轨道问题，有的是车轮问题，也有的是车轮和轨道都有问题，也有的是桥架结构产生变形而引起的。不同啃轨情况有不同的原因。本文针对起重机运行机构啃轨现象进行分析，并提出了有效的处理方法。
      关键词: 起重机； 啃轨； 检验；分析
      起重机运行时，车轮轮缘和轨道接触，产生挤压摩擦，增加了机构的运行阻力，并造成轮缘或轨道严重的磨损，这就是车轮啃轨。车轮啃轨很难避免，轻微啃轨不影响起重机正常使用，啃轨严重时会产生较大响声和震动，车轮轮缘和轨道剧烈磨损，使车轮和轨道短时期内报废，还增加运行阻力，使起重机运行过程中扭摆，造成安全隐患，影响起重机的正常工作。
1 　啃轨的危害
      起重机运行中发生啃轨现象, 一方面影响起重机的正常使用, 另一方面严重降低起重机的使用寿命, 影响程度与运行时啃轨的程度有关, 一般说来起重机运行啃轨造成的危害如下。
1．1 　降低车轮的使用寿命
       在正常情况下, 经过工频表面淬火的车轮, 可以使用10 a 或更长的时间。但是对于一些啃轨较严重的起重机, 车轮只能用1～2 a ,甚至有的车轮只能用几个月, 当轮缘磨损超过原厚的50 %时, 车轮就必须更换, 这不仅影响了生产使用, 而且也造成了不应有的浪费。
1．2 　对轨道的磨损
      严重的啃轨会将起重机钢轨磨成台阶状,直至不能使用而需要更换为止。
1．3 　增加大车和小车的运行阻力
     啃轨严重时, 在使用中发现, 当把控制器的手柄放在一、二档时则开不动车, 这说明啃轨时阻力很大。根据测量, 严重的起重机啃轨, 它的运行阻力将增加1.5～3.5 倍。由于运行阻力的增加, 将增大运行电动机的功率消耗和机械传动机构的负荷, 严重时可能发生烧坏电动机或扭断传动轴等设备事故。
1．4 　对厂房结构的影响
       由于起重机运行啃轨, 必将产生水平侧向分力, 这种侧向分力将导致钢轨横向位移, 使轨道紧固螺栓松动。另外由于运行啃轨将引起整台起重机有较大的振动, 这将不同程度的影响厂房结构的使用寿命。
1．5 　造成脱轨的危险
      啃轨严重时, 特别是遇到轨道接头的间隙较大, 轮缘可能爬至轨顶造成脱轨事故。对于目前生产的外侧单轮缘的小车车轮, 当两根轨道的距离减小到一定程度时, 更易产生脱轨的危险。
2 　啃轨的表现形式
起重机啃轨的表现形式有多种, 主要有以下几种:
(1) 钢轨头部侧面有一条明亮的磨损痕迹,严重时, 痕迹上带有毛刺, 有铁屑出现。
(2) 车轮轮缘内侧有亮斑, 严重的啃轨现象, 会使轮缘与轨道侧面的金属剥落或轮缘变形。
(3) 起重机行使时, 在短距离(10 m) 内车轮轮缘与钢轨的间隙有明显的改变, 有时一个车轮啃轨, 有时两个车轮同朝一个方向啃轨, 有时四个车轮同朝一个方向啃轨, 有时往返运行同侧啃轨, 有时往返运行分别啃磨两侧
等等。
(4) 起重机在运行中, 特别是在启动、制动时, 车体走偏、扭摆, 啃轨严重时, 还会发出较响的摩擦声。
3 　啃轨的原因分析
      龙门起重机大小运行车轮啃轨的原因多种多样, 通过实#p#副标题#e#际运行情况的分析, 主要是由于车轮、轨道、起重机金属结构、传动系统以及工人不规范操作引起的。具体分析如下:
3．1 　车轮安装不当引起的啃轨
(1) 车轮安装的水平偏差过大, 车轮水平偏差不应超过L / 1 000 , L 为车轮测量直径在平行基准线上的投影长度。车轮安装的水平偏差过大, 就使车轮滚动面中心线OO 与轨道中心线O′O′形成一个夹角(如图1a) 。当α角到一定程度时, 必然会发生啃轨现象。
在使用过程中, 由于多种原因使桥架结构发生变形, 致使许多车轮的水平偏斜大大的超出公差范围, 即车轮的中心线与轨道中心线形成一夹角。水平偏斜超差引起的啃轨原因。如同汽车司机转动方盘后, 汽车的两个前轮水平偏斜, 这时开动汽车, 不管是向前还是向后汽车总是绕弯运行,即一侧要超前于另一侧。而起重机与汽车不同, 起重机有轮缘有轨道不允许绕弯运行, 便造成轮缘与轨道的接触来克服这种一侧欲超前于另一侧的现象, 即产生啃轨。车轮水平偏斜引起啃轨, 不管是主动轮还是被动轮都会有同样的作用。但是若同一端的两个车轮或同一侧的两个车轮, 其水平偏斜方向相反, 则有明显的相互抵消作用, 这一点在车轮修理调整时应加以利用。
(2) 车轮安装的垂直偏差过大。车轮垂直偏差不应超过H/ 400 ( H 为车轮测量高度在垂直方向的投影) 。车轮安装的垂直偏差(图1b)超过此值时车轮滚动面与钢轨踏面的接触面积减小而单位面积的压力增大, 车轮滚动面上常常形成环型磨损的沟槽, 并且总是啃钢轨的同一侧, 而且行使时还会发出嘶嘶的啃轨声。
车轮垂直偏斜超差引起啃轨, 主要是主动轮, 与被动轮无关, 尽管被动轮垂直偏斜超差不会引起啃轨, 但是从车轮轴承的均匀受力及车轮踏面与轨道的接触面考虑, 亦不允许被动车轮的垂直偏斜超出公差。同一侧两个车轮的垂直偏斜方向应相反, 且应向外侧偏斜, 因为这种垂直偏斜当结构承载后, 将减少车轮的垂直偏斜。
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图1 　车轮安装引起的啃轨
3．2 　轨道安装不符合要求引起的啃轨
       经调查发现不少使用单位的大车轨道安装质量不佳, 轨道的相对标高和直线性相差太大, 轨道跨度不对, 有大坡度, 轨道接头不平直和顶面上有油污和冰霜, 都会造成啃轨。特别是小车轨道, 当起重机桥架结构发生变形时, 将引起小车轨距的变化, 实践证明: 当起重机主粱下挠后, 小车两根轨道的距离将变小, 当超出一定数值时, 对于双轮缘小车车轮, 必然要啃轨道的内侧。这种现象与其它啃轨不同, 即小车往返运行时, 两根轨道的内侧紧夹两个车轮的内轮缘, 这种现象又称为夹轨。大车运行一般正常, 只是在一定区段上发生啃轨, 可能是啃道区段的轨道跨度不对。当大车运行到某一段轨道时, 车体突然倾斜, 造成一条轨道啃内侧, 另一条轨道啃外侧, 走过这一区段后, 起重机能自动走正, 这是由于啃轨区段的两条轨道的相对标高相差太大。当起重机轨道上有油和冰霜等, 或者轨道突然下沉,启动时驱动轮易打滑, 使车体扭斜而啃轨。
3．3 　传动系统引起的啃轨
      齿轮传动系统间隙不均或传动轴上的键有松动时, 在启动时其车轮因此而滞后转动, 造成两个主动车轮转速不一致而使车体扭转啃轨。更换一个新主动轮, 造成两个主动轮直径差过大, 或两个主动轮磨损程度不同造成直径差过大#p#副标题#e#, 或其中一个主动车轮有卡住现象, 都会引起两个主动车轮转速不一致, 使车体扭
斜, 造成啃轨。此外, 如果制动器的松紧调整不适当, 特别是对分别驱动的两个制动器的抱闸松紧调整相差太大时, 也会导致啃轨。
3．4 　钢结构变形使起重机走偏啃轨
       龙门起重机经过多年的使用以后, 钢结构受自身刚度及作业环境、温度的影响, 发生变形, 引起车轮的歪斜和跨度大小的变化, 造成啃轨。车架的变形, 使主梁下沉, 引起小车轨距变化, 当超出一定限度时, 就会造成小车啃轨或脱轨。起重机金属结构的变形, 引起车轮平行度和垂直度超限、车轮对角线不等, 造成
啃轨。
       目前生产的集中驱动桥式起重机, 为了自行调节大车两端的相互超前或滞后, 避免车轮运行时啃轨, 大车运行机构的主动车轮踏面均采用1∶10 的锥度。这种锥度的车轮安装, 是有一定方向的, 两个车轮的锥度方向应相反,即小头都向外。当A 轮超前于B 轮时, 则A 轮将运行小直径, B 轮将运行大直径, 这时A、B两个车轮同时运行一周时, A 轮运行的路程少, 而B 轮运行的路程多。这样运行一段时间后, B 轮就会赶上A 轮, 达到两端平齐运行而出现啃轨。
3．5 　其它原因
      除上述分析外, 还有其他一些因素, 如分别驱动的大车运行机构, 两端两台电动机不同步, 引起车轮的行走快慢不一致; 两端联轴器的间隙过大, 引起车轮不同时驱动, 更换一个主动车轮后, 造成两个主动车轮的直径差异过大, 引起两个车轮运行路程不一致等原因, 都会引起运行时啃轨。操作人员长期不规范作业也是龙门起重机啃轨的因素之一, 例如, 装卸作业中的歪拉斜吊, 会使设备产生斜向拉力,长期反复作用使起重机主梁变形, 小车轨道的轨距及标高发生变化, 引起啃轨。总之造成起重机运行啃轨的因素很多, 有时是几个因素综
合造成的, 所以应视具体现象加以分析, 采取措施综合处理。
实际生产中, 啃轨原因是比较复杂的。
4 　啃轨的检查方法和处理措施
       起重机运行啃轨往往是由多方面因素引起的, 因此要从多方面观察分析啃轨的规律性,如起重机在起动和停止时有无扭曲现象, 车轮和轨道的磨损部位等都应经常观察。特别要注意分析起重机司机反映的现象, 了解曾修理过哪些部位和更换过哪些零件, 以便找出啃轨的主要原因。除此之外, 尚需对两根轨道的轨距及轨道弯曲情况, 大、小车的跨度, 对角线偏差, 车轮的水下偏差、垂直偏差等项目进行逐项检查测量。针对不同的啃轨现象需采取不同的检查方法。
4．1 　车轮平行度或垂直度的调整
       如图2a 示, 当车轮中心线与轨道中心线交角为α 时, 则在车轮踏面上的偏差为δ =rsinα。若使大车矫正, 须使δ= 0 , 可在左边角型轴承箱的固定键板上增加适当厚度t 的垫板, 因α角很小, 故:
 
式中　r ———车轮半径, mm;
b ———车轮与角型轴承箱的中心距, mm。
在实际修理过程中, δ值的测量可通过下述方法获得, 如图2b , 在固定车架上选择合适位置, 挂一根有铅锤的细钢丝, 测量出车轮在垂直轨道方向上的直径上、下两点与钢丝#p#副标题#e#间的距离a 、b , 则垂直方向的偏斜为:
 
车轮水平方向偏斜量的测量方法同上。
 
图2 　车轮平行度或垂直调整示意图
4．2 　对角线的调整
        大车车轮或小车车轮对角线的测量可通过以下方法获得: 选择一段平直性较好的轨道,将起重机开到这段轨道上, 对准车轮踏面中心划一条直线, 沿直线吊一线锤, 锤尖对准轨道上之点, 打一冲眼, 以同样方法测得其余三点。测量该四个冲眼的距离, 即为车轮的相似对角线, 同时测量出轮距、轴距和跨距。根据
对角线的测量结果进行分析(如图3 所示) ,车轮跨距L 1 > L 2 , 轮距如b1 < b2 而对角线D1 < D2 。该种情况下, 如果轮距b1 与b2 之差在10 mm 以内, 而车轮跨距L 1 与L 2 之差又在规定差值范围内, 可以不调主动车轮1 , 只需调整被动车轮2 的位置即可。若超出上述规定范围时, 会影响车轮的窜动量, 此时应移动
车轮1 和车轮2 来调整对角线使其相等。
 
图3 　对角线调整
为了不影响集中驱动传动轴的同心性及修理工作量, 一般尽可能调整被动轮, 不调整主动轮, 只有不得已时, 才调整主动轮。
4．3 　其它问题的改善措施
(1) 对于因为车轮外径尺寸相对误差过大,造成车轮啃轨, 可修复车轮外径, 使误差不得超过允许值, 一般为D/ 1 000 。
(2) 由于轨道引起的啃轨多发生在轨道某一固定的区段上, 应及时校正或更换轨道。
(3) 运行机构传动系统中, 由于零件磨损形成的误差, 维修时应检查系统中可能造成间隙的连接部位, 如齿轮啮合间隙, 轴承间隙,键和键槽的间隙及联轴器的缓量等。然后, 考虑是否可以修复或更换零件。当分别驱动的大车运行机构, 由于电动机或制动器的故障, 引起车体两端车轮不同时启动和停止时, 应消除电器方面的故障, 修复电动机或重新调整制动器。
5 　结　语 
      起重机啃轨故障的原因是多种多样的, 有时是两种因素引起啃轨, 有时是几种因素同时作用导致啃轨。当起重机出现啃轨现象时, 不能盲目下结论, 要向操作和维修人员进行调查了解啃轨的具体情形, 并到现场对轨距、轨道水平弯曲度、车轮的平行度、垂直度、轮距、车轮对角线、车架变形等进行实测。根据所得数据, 对症下药, 进行啃轨处理, 使起重机大小车均能处于良好的工作状态。
参考文献:
[ 1 ] 　陈道南,过玉卿,周培德,等1 起重运输机械[M]1 北京:机械出版社,19811