桥式起重机大车啃道问题的探讨

吴殿宝 吕景义

【摘要】桥式起重机在使用一段时间后，会出现不同程度的大车行走啃轨现象，尤其是使用多年的陈旧桥式起重机。本文作者微软这一问题，首先分析了大车啃轨造成的不良后果，然后对桥式起重机大车啃轨原因进行了分析，最后对此提出来一些意见和建议

【关键词】桥式起重机；大车啃轨；原因

【 Abstract 】 Bridge crane in use after period of time, can appear different degree of cart walk chew rail phenomena, especially used for many years of old bridge crane. In this paper the author Microsoft the problem, the first analysis of the cart chew rail's harmful consequences, and then the bridge crane rail cart chew were analyzed, and finally to this out some opinions and Suggestions

【 Key Words 】 bridge cranes; rail cart; reason

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号

1、引言

通常，桥式起重机的大车车轮在专用轨道上运行，轨道支承起重机的全部重量并引导运行方向。桥式起重机的轨道应满足的技术条件是：①轨顶表面能承受车轮的压力；②轨底有一定的宽度，以减少基础的沉降；③具有良好的抗磨性能。起重机运行中，会出现轴向移动或轴向歪斜，使车轮与轨道侧面接触摩擦，双轮缘与轨道互相制约。运行时，车轮轮缘与轨道的接触状态如图l所示。

图l 车轮轮缘与轨道的接触状态

起重机车轮与钢轨之间有2个接触点，1个接触点在踏面上，称为承载点，1个接触点在轮缘上或过度圆弧处，称为导向点。这种接触摩擦方式造成车轮轮缘磨损及轨道侧面磨耗，此现象通常称之为啃轨。

如桥式起重机大车运行时发出吭吭声，目测轨道侧面有斑痕，轨道顶面有点斑，车轮轮缘内侧有亮斑，在短距离内轮缘与轨道的间隙有明显改变，即可初步判断为大车走行啃轨。

2、大车啃道造成的不良后果分析

2.1 啃轨对基础、房梁、桥架的影响

起重机运行中啃轨，将导致轨道横向位移，使固定轨道的螺栓松动，还会引起整台桥式起重机振动，从而不同程度地影响房梁、桥架结构的稳同。

2.2 啃轨对生产、人身、设备造成的威胁

啃轨会使起重机轨道严重磨损而报废，造成人力、物资的巨大消耗，并影响生产。另外，起重机属高空作业设备，在运行中特别是当轨道接头间隙过大时，极易造成重大人身伤亡和设备事故。

2.3 啃轨对电气设备系统的影响

桥式起重机在运行中出现啃轨现象后，会产生很大的运行阻力，从而增加电力系统的负荷。运行电流的增大则会造成电气元件和电动机的功耗增加，特别是大车运行启动时，由于啃轨增大了运行阻力，使电机超负荷运转，容易造成电机过载烧毁。同时，由于运行阻力增大，容易使轴、联轴器等传动系统部件损坏。

3、桥式起重机大车啃轨原因分析

在正常运行情况下，起重机车轮轮缘和轨道之间有一定的间隙，一般设计最大间隙为30-40 mm，但由于诸如吊装、运行等原因造成车轮歪斜，使车轮与轨道的接触面偏离踏面中心，造成车体偏斜。

当车体偏斜时，起重机的一侧轮缘和轨道侧面相互挤压，轮缘和轨道就会产生侧面摩擦，造成轮缘和轨道的侧面磨损，这是造成起重机啃轨的主要原因。也就是说，轮距和轨距正常，但是车轮踏面的中心线与轨道的中心线并不重合，整个起重机靠着轨道一侧行走，因此造成车轮轮缘与轨道间偏心摩擦，导致车轮和轨道严重磨损，产生啃轨现象。通常，轻微啃轨会造成轮缘及轨道的侧面有明显的磨损痕迹，而严重啃轨则会造成轮缘和轨道的侧面金属剥落或轮缘向外变形。

桥式起重机的桥架及基础变形，会引起车轮的歪斜和轨距的变化，从而导致大车运行啃轨。而桥架变形还会促使端梁产生水平弯曲，导致车轮水平偏斜超差，产生啃轨现象。

当大车制动时会产生纵向或横向力，而大、小车同时制动时则会产生合成制动力，使轨道承受斜向推力。若此时轨道一侧高于另一侧，起重机重心就会移向低的一侧，也会增加轨道所承受的横向力，使轨道的一侧车轮紧夹在轨道外侧而造成啃轨现象。由此可见，起重机产生啃轨的原因很多，有的是轨道问题，有的是车轮问题，还有的是电机问题，更多的是桥架结构变形而引起的啃轨。

3.1 车轮存在的问题

(1)车轮的水平偏斜超差

车轮的水平偏斜超差，主要来自机械加工，结构中残余内应力释放，不合理的运输、安装和使用等。车轮中心线与轨道中心线在水平方向有夹角称为水平偏斜。由于车轮水平偏斜，车轮踏面中心线与轨道中心线形成夹角如图1(a)所示。产生纵横两个方向的分速度，纵向速度Vx，使起重机纵向运行，横向速度Vy，使起重机啃轨。按技术条件规定，车轮在水平方向的歪斜不大于D／1000(D为车轮直径，mm)，即车轮与轨道中心线相对水平偏斜角α≤326。当车轮水平偏斜角α超过326就引起起重机啃轨。偏斜角越大，啃轨越严重,如图l(b)、(c)所示，车轮啃轨的现象表现为：当起重机往A向运行时，车体反时针方向扭斜；往B向运行时，车体顺时针方向扭斜。如图1(d)所示，若车轮扭斜度相等，只要保证轮缘与轨道侧面有一定间隙。一般不会啃轨。图1(e)所示的情况跑偏较严重，当起重机运行一段距离车体很快靠向一边，当反向运行时，车体又很快靠近另一边，运行的距离随其扭斜度的增大而缩短。

图1车轮水平偏斜

(2)车轮的垂直偏斜超差

车轮垂直偏斜超差引起的啃轨主要是主动轮垂直偏斜超差，被动轮垂直偏斜超差一般不会引起啃轨。当车轮是圆柱形踏面车轮时，如图2所示，车轮由垂直变为偏斜状态后，仍以中心轴线EF回转，由于轨道面是一段圆弧，所以车轮的实际回转半径只是由AB平移至CD，其值却保持不变，既车轮垂直状态改变前后的运行轨迹是一对平行线，没有水平位移，但会使轮缘与轨道侧面间隙减小，严重时发生啃轨。

当车轮是锥形踏面时，垂直偏斜就会引起轮径变化，产生行程差和水平偏移，引起起重机啃轨。

图2车轮垂直偏斜

(3)车轮跨距、对角线不等和2车轮的直线度偏差

图3(a)是由于车轮直度线偏差，跨距和对角线不等，使大车失去应有的窜动量，车身稍有不稳，就会产生啃轨。当大车向A向运行时，车轮3轮缘易啃轨道的外侧，由于车轮3外轮缘定位的关系，车轮4不易啃轨。同理，当向B向运行时，车轮4轮缘啃轨道内侧。这种情况啃轨的特征是一条钢轨的兩侧都被啃，同一条钢轨上运行的2个轮子，1个啃轨道的内侧，1个啃轨道的外侧，而啃轨的方向和地段都不固定。图3(b)所示是起重机大车车轮相对位置呈梯形，车轮直度线偏差，跨距不等。若跨距过大，啃轨道内侧，跨距过小则啃轨道外侧。图3(c)所示的情况是车轮相对位置呈平行四边形，车轮直度线偏差，对角线不等长。这种情况起重机啃轨车轮在对角线位置上。后两种情况的共同点：2条轨道同时被啃外侧或内侧。

图3车轮直线度、跨距、对角线偏差

3.2 轨道存在的问题

由于轨道安装不正确、不符合安装技术要求，造成轨距误差及2股轨道相同跨度标高误差超标等，都会引起大车运行啃轨。当轨道本身水平弯曲过大超过轨距允差时，也会引起车轮轮缘与轨道侧面接触而造成啃轨。

3.3 桥架变形

平时大车车轮固定在桥架的端梁上，所以当桥架发生变形时，必将引起车轮歪斜和跨度变化，从而发生啃轨现象。

(1)因桥架结构变形导致端梁产生水平弯曲，造成车轮水平偏斜超差(允许偏差不大于L／1 000，L为通过车轮端面的测量长度)，车轮中心线与轨道中心线形成夹角，造成啃轨。

(2)由于桥架产生垂直变形，造成车轮垂直偏斜超差或安装超差引起啃轨。即车轮踏面中心线与铅垂线形成夹角口，车轮安装垂直偏斜超过允许偏差L／400。这种啃轨现象往往发生在主动轮，尽管被动轮垂直偏差超差不会引起啃轨，但从车轮轴承受力及车轮踏面与轨道接触的均匀性考虑，也不允许被动轮垂直偏斜超差。

4、桥式起重机大车啃道的处理措施

4.1 车轮的调整及处理

对于车轮的调整，应优先考虑被动车轮，对于车轮水平偏斜的调整，应考虑相互平衡抵消冈素。在调整车轮前，先用千斤顶将端梁(或平衡梁)顶起，使车轮悬空，然后松开紧固螺栓进行调整。对于垂直偏斜的调整，应使2个车轮均向外侧偏斜，以利于增大车轮与轨道之间的接触面积。

(1)车轮跨度、同位度、对角线偏差的调整。由于车轮跨度、同位度、对角线偏差而引起的啃轨故障较为普遍，因此该项调整十分关键。由于主动轮与传动机构相接，其调整工作量较大，通常选择调整被动轮。调整时，可采取增、减相对车轮轴承间隔环的方式，即一边增加另一边相应减少，使车轮移动。或者将安装轴承箱的螺栓孔扩大，移动定位键，调整车轮的跨度、同位度和对角线。

(2)车轮平行度、垂直度及车轮直径偏差的调整。发现车轮平行度、垂直度偏差超标时，可重新安装。当车轮直径偏差超标时，则需重新加工，加工后的主、被动轮之问的直径偏差应不大于3mm，否则会影响整机结构。

4.2 轨道的调整及处理

对大车轨道的调整，应严格按技术要求，调整轨道的标高、轨距和直线性。每半年检查一次螺栓紧固情况，对车轮啃轨多发的轨道应及时更换。对因轨道直线度差、轨距变化大、两边轨道标高偏差等造成的啃轨，可依据实际情况分别处理。标高偏差可采取局部增减轨道垫片的方式处理。对轨道磨损、轨道扭曲变形等，需重新更换钢轨。处理结束后应重新测量，以确保质量符合标准。

4.3 桥架变形的调整及处理

对于因运输或安装不当等原网所造成的桥架结构变形，应先矫正桥架变形，使之符合技术要求。当桥架结构变形不大时，可调整车轮解决啃轨问题。有时通过调整1个车轮即可同时解决车轮水平偏斜、垂直偏斜、跨度和对角线等诸多缺陷。所以应通过检查分析来确定调整哪个车轮比较合适，以减少调整的工作量。

对桥架变形使车轮跨度、垂直度发生变化而引起的啃轨或脱轨，其修复主要是对起重机大梁的下挠、旁弯或端梁水平弯曲等缺陷的矫正，大多可采用火焰校正或预应力校正的方法。火焰校正法即用氧乙炔火焰加热桥架变形部位，使其产生收缩变形，以达到校正目的，其特点是灵活性大，适合复杂的桥架变形处理。预应力校正法则在主梁下盖板的两端焊接支承座并穿上拉筋(大多选用优质钢丝绳)，通过旋转拉筋上的螺母，使主梁产生反向的变形，以实现校正。

参考文献

[1]王福绵．起重机机械技术检验[M]．北京：学苑出版社，2000．

[2]王金諾，于兰峰．起重运输机金属结构[M]．修订版．北京：中国铁道}}{版社，2001．

[3]GBl0183-2005．桥式和门式起重机制造及轨道安装公差[s]．