桥式起重机啃轨原因分析与解决措施

桥式起重机啃轨的综合分析与解决措施一、前言桥式起重机俗称“行车”、“天车”，被广泛应用于工业企业、港口车站、仓库料场、水电站、冶金制造等行业。以电炉炼钢生产为例，废钢的兑料、钢水的吊运、电炉炼钢设备的安装与维修都是由行车来完成的，所以行车的正常运行是生产进行的唯一保障。“啃轨”又称啃道、咬道，是天车在运行过程中极其常见的现象。所谓啃轨是指行车的大车或小车在运行过程中车轮轮缘与轨道侧面严重挤压，产生侧向推力，并引起轮缘与轨道的摩擦及磨损的现象。二、啃轨现象的判断方法天车正常运行时，轮缘与轨道侧面之间是保持一定的间隙（20～30mm），啃轨是轮缘与轨道相对歪斜运行到一定程度后产生的结果，同时也是车体走斜的过程。检查行车是否啃轨，可以根据以下现象进行判断：1、行车啃轨，轨道侧面经常会出现一条明亮的痕迹，严重时轨道一侧存在台阶。2、行车车轮的内侧有明显的磨损痕迹，并会伴有毛刺及铁屑。3、行车在行走的过程中会发出嘶嘶的声音，并伴随着钢轨左右扭摆。4、行车在行走过程中，尤其是启动与制动时车体是否存在跑偏与扭摆。5、行车在行驶时，在短距离内轮缘与轨道间隙有明显变化。三、啃轨对设备与生产的影响1、加剧行车轨道磨损行车啃轨运行会导致轨道磨损成台阶状，当支撑车轮的轨道翼缘宽度磨损量达到原尺寸的5%时，便给与报废，大大减小了轨道的使用寿命。2、缩短车轮组的使用寿命如果车轮组安装与使用正常，经过淬火与调质处理的车轮其使用寿命约为10年左右。而啃轨严重的车轮，其使用寿命只有1到2年，甚至几个月的时间。3、增加传动机构的运行阻力测验表明，当天车在严重啃轨的条件下运行时，其传动机构所受到的运行阻力比正常运行时增大1.5～3.5倍。由于运行阻力增加，使驱动电机与传动机构超载运转，严重时会烧坏电机，扭断传动轴。4、损坏厂房结构行车啃轨必然产生水平侧向力，这种侧向力将直接导致轨道横向位移，造成轨道紧固螺栓松动。同时由于啃轨，天车在运行过程中，产生不正常的振动，将不同程度的损坏厂房结构。5、存在脱轨的安全隐患行车啃轨严重时，车轮有可能爬到轨道顶端，造成行车脱轨事故。对于只有外侧轮缘的小车车轮，当啃轨到达一定程度时，极易发生小车的脱轨。四、啃轨的原因分析行车在运行过程中产生啃轨的原因很多，有制造工艺问题，也有设计、安装、使用、维护问题，但直接形成的原因是轨道与车轮出现问题引起的。1、轨道安装误差引起的啃轨轨道的安装指标包括轨距的公差、轨道面的相对标高、水平弯曲等。轨道安装质量不高，尤其是同一截面跨度的超差或轨道弯曲过大，都会在大车与小车运行时，车轮轮缘与轨道侧面形成强行通过而造成严重磨损接触，形成啃轨。（1）轨距超差轨距过大，外侧轮缘轨啃轨；轨距过小，内侧轮缘轨啃轨；轨道“八字形”，即轨距一端大，一端大小，在这样的轨道上，起重机运行时，轮缘与轨道间隙越走越小，直至产生摩擦，两个或四个轮均磨内缘，向相反方向运行，才慢慢好转，继续运行又开始磨车轮外缘。（2）相对标高超差轨道标高超差过大时，起重机在运行中发生横移，造成较高一侧轨道的外侧被啃，较低一侧轨道的内侧被啃。（3）轨道水平弯曲超差大车轨道安装水平弯曲过大，超过跨度公差时，就会引起车轮轮缘与轨道的侧面摩擦。2、车轮安装偏差引起的啃轨（1）车轮水平偏斜超差如图1所示，车轮踏面中心线与轨道中心线形成一夹角α，由于安装误差，当α＞0.5°时就会发生啃轨。图1车轮水平偏斜示意图图2车轮水平偏斜情况上图2给出了车轮水平安装偏斜经常会出现的4种情况。4个轮子中只有1个车轮偏斜，在运行中，会有轻度的啃轨；如果有2个车轮偏斜，而且是朝同一方向偏斜，不论偏斜的是主动轮还是被动轮，在起重机运行中都会引起一个方向的啃轨，如果是主动轮，那么啃轨更严重；如果4个车轮都偏斜，但偏斜的方向相反，偏斜量大致相等，一般不会啃轨；如果4个车轮都朝同一个方向偏斜，这种情况啃轨较严重。（2）车轮垂直偏斜超差如图3所示，当车轮的垂直安装偏差过大（e＞D/400mm），会引起车轮与轨道的夹角β变大，此时与轨道接触的车轮半径发生变化，当主动车轮运行一周后，车轮行程多2π×车轮直径差，但受桥架的刚性限制，车轮不可能超前行走，为此造成桥架歪斜运行，形成啃轨。图3车轮垂直偏斜（3）车轮跨距、对角线超差过大车轮安装精度不高，容易造成行车轮跨度和车轮对角线公差超差，即会导致啃轨。3、行车桥架结构变形引起的啃轨天车的车轮固定在桥架的端梁上，其车轮与车架大都采用角型轴承箱固定。由于桥架属于结构件，它们在运输、安装、使用过程中，均会受到各种不定因素的影响，以致造成其结构变形。当桥架发生变形后，会引起车轮的跨度超差，车轮水平及其垂直偏斜的偏差，导致行车运行啃轨的发生。4、大小车行走机构不同步引起的啃轨（1）分别驱动的两台电动机转速差过大，一定会引起两侧车轮运行的前后不一致，为此，车体跑偏，啃轨不可避免。（2）不论是分别驱动或集中驱动的传动系统中，当一侧联轴器的间隙过大、减速器齿轮磨损量过多、传动键松动等，均会使行车两侧车轮产生速度差，车体走偏而啃轨。这种啃轨经常发生在行车的启动阶段。（3）分别驱动的两套传动系统，制动器闸瓦的松紧程度不同，也会使行车产生走偏与啃轨。五、啃轨的检查与修理1、轨道的检查与调整（1）轨道轨距、标高、水平弯曲的检查：轨道的轨距可以使用钢卷尺按拉线法分段多次测量；轨道的各处标高可采用水平仪测量；轨道的直线性可在轨道两端中点上方拉一根钢丝，然后沿钢丝吊线锤，以测量线锤落点与轨道中心的偏移值，即可测量轨道的水平弯曲值，如下图4所示。图4轨道直线性的测量（2）轨道的调整：对于轨道标高局部相差较大而引起的啃轨，可调整轨道与轨道梁下的垫片厚度以达到标高一直；对于导轨轨距超差、水平弯曲过大引起的啃轨，可以调整轨道的压板螺丝，然后以调整好的轨道为基准，调整另一边的轨道，在调整中要注意导轨的标高，使其符合标准。2、车轮安装偏差的检查与调整（1）车轮安装偏差的检查：车轮水平偏斜的检测：采用一根直径为0.5mm的钢丝绳拉在车轮的下部，两端分别垫放相同厚度的垫块，分别测出α1、α2和L，将α1、α2分别减去垫块的厚度，就能算出每个车轮的水平偏斜值。如下图5所示。图5车轮水平偏差的测量车轮垂直偏斜的检测：依照下图6所示，采用吊线锤的方法检查车轮的垂直偏斜度。测出Χ和l后即可计算出每个车轮的垂直偏斜值。图6车轮垂直偏斜的测量车轮跨度与对角线的检测：首先，选择一段平直性较好的轨道，将天车开到这段轨道上，对准车轮踏面中心线，在轨道上画一条直线。沿着直线吊一线锤，将线锤贴在车轮如图7所示位置，在锤尖对准轨道上的点标记一个测量点。然后以同样方法标记其余三点。最后，开走天车，测量四点之间的距离与对角线如图8所示。图7车轮跨度与对角线的测量（2）车轮安装偏差的修理车轮水平偏差与垂直偏差的修整：当车轮中心线与轨道中心线存在一α角时，则车轮与轨道的水平偏差为A=Rsinα。为了校正偏差可在左边角形轴承箱立键板上加一垫片，其垫片的厚度可按下式计算：δ≈Bsinα=B*A/r式中δ——垫片的厚度R——车轮的半径B——车轮与角轴承箱的中心距A——车轮与轨道的水平偏差图8车轮水平偏斜调整如果车轮向左侧偏斜，应在右边的角形轴承箱立键板上加一垫片；如果车轮的垂直偏差过大，可在车轮轴承箱垂水平键板上加一垫片，其垫片厚度的计算方法同上。车轮跨度与对角线的调整：对于行车跨度与对角线的调整，应将车体顶起，拆除车轮，分别把车体上定位车轮的四块键槽板割掉，重新找正、定位。3、桥架变形的检测与修正（1）桥架变形的检测：行车桥架在运输、安装、使用过程中，出现的结构变形现象是下挠，对其的测量方法我们主要采用的是水平仪法。（2）桥架变形的修复：目前我们主要采用预应力法与火焰矫正法来修复桥架的下挠变形。预应力法：预应力法是用预应力张拉钢筋，使下挠的主梁重新获得上拱度，其原理如下图9所示。在梁的下盖板处，根据主梁的下挠程度，安装3-5根钢筋，在主梁空载时将钢筋拉紧，促使主梁向上弯曲。图9预应力法火焰矫正法：火焰矫正法是用氧—乙炔火焰加热桥架的某些部位，以达到主梁变形的目的。其原理如下图10所示，当主梁某一局部位置加热时，该处的膨胀变形，因受到周围未被加热的钢板的限制，而不能自由膨胀，就产生了压缩塑性变形现象。而金属在冷却过程中，又会牵动它周围的冷金属相互靠近。每个加热区在冷却时产生的力，相当于在主梁中性层下作用一个偏心压力，并由此产生偏心力矩，促使主梁恢复上拱。图10火焰矫正法4、大小车行走机构不同步的检测与整治（1）行走机构不同步的检查：第一步，检测两驱动电机的转速；第二步，排查各传动机构中联轴器的磨损情况、减速器齿轮的配合间隙和各传动轴键的配合安装情况；第三步，确认抱闸的调节情况。（2）行走机构不同步的整治方法首先，对传动电机进行测速试验，确认为电机问题，更换相同厂家生产电机。其次，对与分别驱动的传动系统，第一保证零部件的安装精度；第二避免新旧零件的同时使用；第三更换零部件时建议采用两侧同时更换的原则。最后，保证调节抱闸，保证制动的同步性。六、结束语实际生产中，引起行车啃轨的原因很多，而且各种原因相互交错，因此在判断啃轨原因时，要综合考虑各种因素，找出主要原因，综合治理。