起重机啃轨分析及处理.docx

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起重机啃轨分析及处理

起重机啃轨原因分析及处理方法

摘要：

叙述桥式起重机大车运行中的啃轨现象及造成后果，从轨道缺陷、车轮缺陷、桥架变形等方面分析了桥式起重机的啃轨原因，对各个方面的问题提出了处理措施，并对板带厂热轧车间的五号行车进行了整改，现今运行正常。

关键词：

桥式起重机车轮啃轨原因分析整改

前言：

桥式起重机是起重设备的主要机种，国家列入特殊设备管理，在冶金生产中已成为必不可少的设备。

桥式起重机在使用一定的时间后，由于工况条件和运行频繁，都会出现不同程度的大车或小车运行啃轨现象。

起重机运行过程中大车或小车的轮缘与钢轨侧面接触，发生强烈的磨损，称为啃轨。

轻微的啃轨不影响使用，常常被人们忽视，严重的啃轨，使车轮与轨道剧烈磨损，并且大大增加附加载荷，运行阻力比正常状态时增大三倍左右，致使起重机运行扭摆，发出响声，运行电动机和传动机构超载运转，随着啃轨的加重，会发生烧坏电动机或扭断传动轴的设备事故，还有脱轨的危险。

啃轨严重可影响企业的正常生产，引发安全隐患，所以要及早发现及早修复，下面针对桥式起重机大车运行啃轨现象进行探讨分析。

1、啃轨现象及其造成不良的后果

1.1啃轨现象

1.1.1通常车轮轮缘与轨道侧面之间设计有一定的间隙，在正常运行情况下，它们不会接触。

但有时车轮不在轨道中心部位运行，从而发生车轮轮缘与轨道侧面相接触（摩擦）的啃轨现象。

1.1.2轨道侧面或车轮轮缘内侧有斑痕，严重时痕迹上有毛刺或掉铁屑。

1.1.3桥式起重机行驶时，在短距离内轮缘与轨道间隙有明显的改变。

1.1.4桥式起重机在运行中，车体产生歪斜，车轮走偏。

1.1.5大车运行时会发出较响亮的“嘶嘶”啃轨声。

1.1.6啃轨特别严重时，大车运行会发出“坑坑”的撞击声，甚至出现爬轨。

1．2车轮啃轨造成不良的后果

1.2.1缩短车轮使用寿命。

在正常情况下，中级（A4—A5）工作级别的桥式起重机其车轮可以使用15年以上，重级（A6—A8）及冶金桥式起重机的车轮可使用8年左右，但是对于一些啃轮较严重的桥式起重机，车轮只能使用1－2年。

1.2.2加快轨道磨损。

啃轨产生的侧向力能使轨道位置偏移或磨出台阶。

1.2.3增大运行阻力，增大电动机功率消耗和机构的传动负荷。

1.2.4对房梁结构的影响。

由于起重机运行啃轨，必然产生水平侧向力，这种侧向力将导致轨道横向位移，致使固定轨道的压板及螺栓松动。

另外，由于运行啃轨，将引起整台起重机较大的震动，这些都不同程度的影响房梁结构。

2、啃轨的原因分析

啃轨原因是多种多样的，轨道的原因、车轮的原因、桥架变形而引起的，还有可能是几者之间的问题。

据相关资料，由于轨道问题，车轮问题引起的啃轨情况占大部分。

2.1轨道

2.1.1轨道安装质量不合格：

“轨道承轨梁安装时倾斜导致轨道安装在承轨梁上时随着倾斜，使运行中的车轮侧移，一侧车轮磨内侧，另一侧车轮磨外侧”。

如图1所示

图1

2.1.2轨道水平弯曲（要求其侧面直线度不大于3mm），超过跨度公差时就会产生啃轨，啃轨现象是固定在某一线段上的。

水平弯曲就是所谓的“轨道蛇弯”，蛇弯的轨道有上述所提到的安装问题，但在轨道的使用中由于啃道产生的水平侧向力，这种侧向力导致轨道横向位移，致使固定轨道的压板螺栓松动，断裂，脱落，在水平侧向力与温度下的热变形力作用下致使轨道向内，向外弯曲加大。

也就形成轨道的水平弯曲。

且温度的影响，使轨道变形，（因为轨道的热膨胀量△L=L0α（t2-t1），轨道受温度影响高达80-90摄氏度，△L均大于11毫米，因此，标准的轨道接头缝隙量已不能满足要求，经查由于缝隙量不够，导致轨道顶死，并向内外两侧弯曲。

如图2所示

图2

2.1.3轨道轨距过大或过小（超出跨度标准值）时，过大，外侧轮缘啃道；过小，内侧轮缘啃道。

如图3所示

2.1.4两根轨道同一截面上轨面高度差过大（柱子处不大于10mm，其它处不大小15mm）造成侧移，超高外侧啃道，另一侧内侧啃道。

如图4示

2.1.5轨距一端大，另一端小，两根轨道平行度超差，在这样的轨道上运行的车轮。

轮缘与轨道间的间隙愈走愈小，直至内侧轮缘啃道，向相反方向运行，才慢慢好转，继续运行，外侧轮缘又开始啃道。

如图5所示。

图5大车轨道跨距

2.1.6轨道与承轨梁间有大的间隙或轨道安装垫板（压轨器）未压实，不承载时，轨道保持水平，承载时轨道下陷，车轮侧移，形成间断性的啃道。

2.2车轮

2.2.1两主动轮直径相差过大，如果桥式起重机两主动轮直径不同，则每转行走的距离就不等，直径大的一侧就要逐渐超前（线速度不等）使车体歪斜从而产生啃轨。

2.2.2四个轮的安装位置不是矩形的四角，同侧两车轮中心不在同一直线上，不管是主动轮还是被动轮，当两轮中心线不在同一直线上时，都会造成啃轨，车轮位置呈平行四边形，但两车轮中心线不在同一直上的四顶点布置（如图6所示），对角线D1＞D2啃轨车轮在对角线位置，车轮位置呈梯形四顶点布置（如图7所示）。

图6图7

2.2.3车轮的水平偏斜超差，轮的水平偏斜即踏面中心线与轨道中心线在水平方向有一夹角，这时车轮运行速度“V”可分解为两个方向的力，一是平行于车轮轨道的Vx力，使车体向前运行；一个是垂直于车轮轨道Vy力，使车体产生横向滑动，如图8所示，超出规定值时将引起啃轨。

图8车轮水平偏斜

2.2.4车轮的垂直偏斜超差，即车轮踏面中心与铅垂线形成夹角“α“，如图9所示，超出规定值时将引起啃轨。

垂直偏斜超差的原因是：

增加了车轮的运行半径，原运行半径为”R”，车轮运行一周所走的路程为2πR，产生垂直偏斜后其运行半径变为“R1”此时车轮运行一周所走的路程为“2πR1”每运行一周，车轮多运行2πR1－2πR＝2π（R1－R）的路程，此即车轮的超前量，但因有轮缘限制，不能过量超前，而形成了啃轨。

图9垂直偏斜

车轮垂直偏斜超差引起啃轨，是指主动轮，与被动轮无关，尽管被动轮垂直偏斜超差不会引起啃轨，但从车轮轴承应均匀受力及车轮踏面与轨道的接触面积等方面考虑，亦不允许被动轮的垂直偏斜超出公差。

每一对主动轮的垂直偏斜若是同一方向，并两车轮的垂直偏斜量相等，此时在空载时，A、B两轮的运行半径值是一样的不产生啃轨，如图10所示：

图10

但是承载后，A轮的垂直偏斜将进一步增大，运行半径也进一步增大，而B轮垂直偏斜将减少，运行半径也将减少，所以这种两主动轮同方向的垂直偏斜将由空载时的不啃轨，变成承载后的啃轨。

因此，同一组车轮（主动或被动）的垂直偏斜方向均应向外偏斜，如图11所示：

因为这种垂直偏斜当桥架承载后，将减少车轮的垂直偏斜。

图11

2.2.5目前生产的桥式起重机为了自行调节大车两端的相互超前或滞后，避免运行啃轨，大车运行机构的主动轮踏面采用1：

10锥形轮（当主动轮为两个时才采用）。

这种锥形车轮的安装，是有一定方向，且两锥度方向相反，如图12所示：

图12锥形车轮

2.3桥架

由于桥架的变形必然引起车轮的歪斜和跨度的变化：

2.3.1桥架变形造成端梁水平弯曲或对角线长度超差，跨度超差均会引起啃轨，造成车轮水平偏斜超差（允许不大于测量长度的1/1000）车轮宽度中心线与轨道中心线形成一夹角，两主动轮同向偏斜，造成啃轨。

2.3.2桥架产生垂直变形，造成车轮垂直偏斜超差，（允许偏差不大于测量长度的1/400）或安装时，超差。

车轮的踏面中心，与铅垂线产生夹角，如图9示，改变了车轮的滚动半径。

由于桥架变形，致使端梁水平偏斜，导致一对主动轮向同一方向垂直偏斜，且偏斜方向相同时，如图10所示，则在空载时A，B两车轮运行半径增大值相等，不会产生啃轨，但是承载后，A轮的垂直偏斜进一步增大，B轮垂直偏斜减小，形成两主动轮的滚动半径不相等，车轮发生啃轨。

2.4其它

2.4.1两组车轮装配的松紧程度不一致而产生不同的阻力，从而使驱动电机不同步，造成车体歪斜，形成车轮啃轨。

2.4.2分别驱动的大车运行机构中两台电机转速不一致，导致左右车轮线速度的差异，造成车体跑偏啃轨。

2.4.3两端联轴器传动间隙差过大，引起车轮不能同时驱动，造成啃轨。

2.4.4分别驱动的大车运行机构两制动器，调整间隙不同，造成制动力矩不等，步调不一致。

2.4.5不合理操作的影响，小车经常在一侧工作，使该侧的大车轮压阻力变大而产生啃轨。

启动或停车过猛，会使车轮空转打滑，易造成啃轨。

2.4.6轨道顶面有油污，冰霜，杂物等，引起两侧车轮的行进速度不一样，必然引起车轮轮缘与轨道侧面摩擦，即引起运行啃轨。

总而言之，造成起重机运行啃轨的因素是很多的，有的是几个因素同时作用综合造成的。

因此，应视具体情况加以分析，采取措施综合处理。

3、排除啃轨的处理措施

3.1轨道， 对于轨道安装水平弯曲过大或轨道的局部变形过大或轨道安装八字形造成的啃轨，应重新调整轨道，使之达到规定的标准。

对于同一截面两根轨道相对高度差过大造成的啃轨，应调整高低误差，采用加垫板法来调整，选用普通钢板，其厚度按轨道实测高低误差选定，垫板要求表面平整、无凹凸，外形尺寸宽度不得超过轨道压板20mm，轨道下面要填实，不得有悬空现象，用带螺栓的压板固定在下面梁上，这种方法结构经济、可靠、效果好，简单易行。

3.2桥架，运输或安装吊运等原因造成桥架变形，使大车的水平偏斜，垂直偏斜，对角线超差过大，因此，首先因矫正桥架，使其符合技术要求，否侧不能从根本上解决啃轨问题。

在桥架和传动机构基本符合技术要求或桥架虽有变形但不大时，调整车轮是最容易最便捷解决啃轨的方法。

3.3车轮，有时调整一个车轮可以同时解决车轮的水平偏斜，垂直偏斜，跨度和对角线超差等几个方面的问题，所以应检查分析，确定调整哪一个车轮能使工作量小而达到目的。

特别要注意的是，因为主动车轮与传动机构相联接，调整主动轮的工作量较大，容易造成传动机构不同心，所以除必须外，以调整被动车轮为好。

3.3.1车轮水平偏斜的调整，如图13及图14所示，可看出A，C，D三个车轮的偏斜量符合规定，侧只将B轮的偏斜方向调整一下即可，无需四个车轮全部调整。

图13调整前图14调整后

3.3.2关于车轮的垂直偏斜的调整，在空载时应使两车轮的边向外偏斜。

如图11所示，当起升载荷逐渐增大时，车轮正好趋向于垂直受力。

调整车轮前，首先用千金顶把端梁顶起，使车轮悬空，然后松开紧固螺栓，再调整。

轻微的调整，可松开紧固螺栓后，在角型轴承箱的槽内加垫即可。

调整跨度和对角线时，应将一个车轮的四块板全部铲平，调整好后再把定位键板焊接在端梁弯板上。

需要调整的量较大时，应将定位键铲开，在键板与端梁弯板间加垫调整。

调整水平偏斜应在垂直键板处加垫；调整垂直偏斜应在水平键板处加垫。

3.4两侧电机转速不一致，换为同型号同厂家的电机。

3.5两侧制动器间隙不一样调整制动器。

3.6联轴器传动间隙过大，更换联轴器或减速机。

4、整改案例

XX板带厂热轧车间五号行车在吊运重物时，大车啃轨现象严重，经检查发现，主动轮向同一方向垂直偏斜，且偏斜量相等，空载时两车轮的运行半径增大值相等，不会产生啃轨，但是承载后，南面车轮的垂直偏斜进一步增大，北面车轮垂直偏斜减少，形成两主动轮的滚动半径不相等，车轮发生啃轨。

为了校正车轮的垂直斜偏，我们在北面角形箱与水平定位键间加垫，使北面车轮向外偏斜，经调整后运行正常。

同时发现大车轨道安装不正确，轨道同跨度高低误差过大，不符合安装技术要求，我们采用加垫板固定方式修复大车运行轨道，修复后大车轨道水平弯曲，同截面两根轨道高低误差合乎使用标准，验收合格，现在用于生产。

经过修复的五号行车大车消除了啃轨现象，设备运行状况良好，减少了维修次数，节约备件资金，减少了设备事故，为企业提高经济效益提供了有力的保证。

参考文献：

1、作者：

赵国军《通用桥式机和门式起重机的使用和维修》图书出版社：

大连起重机厂出版时间：

1984-10页数：

16开452页

2、作者：

张质文《桥式起重机设计手册》图书出版社：

中国铁道部出版社

出版时间：

1998页数：

1116页

3、作者:

 田景亮《桥式起重机构造与检修》图书出版社:

 化学工业出版社

出版时间:

 2008-10-1页数:

 大32开217页

致谢：

感谢各位评委老师在百忙之中抽出宝贵的时间为我们审稿。

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论文从选题、实验到最终完成，每一步都是在XXX老师的精心安排和悉心指导下完成的，倾注XX老师大量的心血。

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在整个论文创作中，各位老师、同学和朋友给我提供了宝贵的建议和意见，使得论文顺利完成。

在这里我还要感谢XX工业技术学院的各位老师的谆谆教导，是你们让我在获取专业知识技能的同时也学会了如何立足社会，谢谢你们！