门式起重机啃轨问题分析及解决方案

2014-03-08宋兴海徐伟锋浙江麒龙起重机械有限公司绍兴312043

中国特种设备安全 2014年10期

关键词：轮缘对角线跨度

宋兴海徐伟锋(浙江麒龙起重机械有限公司绍兴 312043)

门式起重机啃轨问题分析及解决方案

宋兴海徐伟锋
(浙江麒龙起重机械有限公司绍兴 312043)

本论文主要分析了门式起重机产生啃轨的原因，对门式起重机的设计制造、安装调试方面和操作使用等方面进行了详细介绍，并相应提出了解决门式起重机啃轨问题的方法。

：门式起重机啃轨原因解决办法

随着社会的进步、技术的更新，许多工矿企业的生产设备上都应用大型的起重机械设备，尤其是门式起重机。而门式起重机在运行过程中由于各种原因，造成门式起重机大车车轮或小车车轮相对于轨道偏斜运行，车轮轮缘与轨道侧面摩擦而磨损，从而造成啃轨。按有关标准和设计规范（GB 3811-2008）的要求，门式起重机车轮轮缘和轨道之间有一定的间隙，一般设计间隙为30～40mm。起重机运行机构的啃轨一般是随着车轮的偏斜及车轮的横向滑动而产生，轻微的啃轨会使车轮的轮缘侧面出现磨损现象，严重的啃轨则会由于运动中的车轮与轨道侧面挤压而使车轮轮缘内侧及轨道侧面材质破裂或掉落。

1 门式起重机啃轨原因分析

门式起重机运行机构啃轨现象一般是由多种因素综合作用所造成的，其主要因素有制造的质量、钢结构的变形和刚度、车轮的水平度和垂直度、运行机构轮距误差以及起重机的安装水平等。

1.1设计制造方面

门式起重机在设计上，根据设计规范（GB 3811-2008）要求说明，其偏斜水平侧向载荷与其起重机的轮压、跨度S与其基距H的比值S/H有关，下面对其起重机受力进行分析，如图1所示。

图1 起重机受力分析

假设，当小车处于A、B一侧的极限位置时车轮A、B所受轮压为最大轮压，偏斜运行水平侧向载荷pA、pC与最大轮压相关，其大小相等且垂直作用在对角线车轮轮缘上，在水平面内形成一对力偶作用。图1中，A、B、C、D为门式起重机大车运行机构的四个车轮或四个台车组；FA、FC分别为在偏斜运行水平侧向载荷pA、pC的作用下产生的摩擦力，摩擦系数为μ。由图1可知：

此处将驱动力P分解为沿桥架对角线方向以及与桥架对角线方向垂直的两个分力p1和p2：

其中：θ为门式起重机主梁对角线与水平方向的夹角。p1和p2又可分解为p1x、p1y和p2x、p2y：由式(6)得：把式(9)代入式(5)得：

又由图l可知，tanθ=L/H。已知L＞H，所以tanθ＞l，p1x＞pA；而FA=μ·pA，且μ＜1，所以p1x＞FA。

由式(8)得：

把式(11)代入式(7)得：

已知FC=μ·pC，cotθ=H/L，所以当p2x＞FC(即H/L＜μ) 时，起重机才能顺利运行，否则将会在起重机车轮C处发生摩擦（见图1），如果继续运行将会在C处引起严重啃轨。

门式起重机在制造加工过程中，运行机构车轮轴孔平行度加工超差，对角线超差或结构材质中残余内应力释放，使车轮运行中心线与轨道中心线之间产生一个夹角α，如图2所示车轮水平偏斜，导致车轮运行轨迹偏离轨道中心线产生水平偏移，而产生啃轨。

图2 车轮水平偏斜

同时，门式起重机车轮加工制造过程中，所加工的车轮轮径差过大，且安装在不同位置，轮径小的车轮运行要比轮径大的车轮滞后。一般水平偏斜量大于15mm时，车轮轮缘与轨道发生摩擦，而产生啃轨现象。

1.2 门式起重机安装调试方面

门式起重机的轨道和基础是起重机正常工作的重要组成部分，基础不牢会导致轨道下沉，从而导致起重机无法正常工作。当两条轨道高低差较大时，会使起重机整体横向移动，从而造成啃轨现象。当两条轨道跨距或轨道直线性超差，而起重机跨度不变时，轮缘与轨道侧面间隙减小，从而会造成啃轨现象，如图3所示。安装单位在进行轨道基础施工和轨道安装过程中要严格要求，避免因轨道问题造成啃轨现象。

图3 轨道高度超差

门式起重机安装过程中，两侧支腿立起来时，安装人员要对车轮的跨度、对角线、和两车轮的直线进行测量，保证跨度、对角线相等，两车轮的直线一致后，才能进行下一步的安装。当门式起重机的大车轮跨度、对角线不等，车轮直线存在偏差时，门式起重机向前进，由轮距小的车轮外缘定位，而该车轮的轮缘啃轨道的外侧；当门式起重机向相反方向前进时，由轮距大的车轮内缘定位，该车轮的轮缘啃轨道的内侧。而且，当门式起重机的大车轮跨度不等，对角线相等，车轮直线存在偏差而运行时，跨度小的一对车轮啃轨道的外侧，跨度大的一对车轮啃轨道的内侧。并且，当门式起重机的大车车轮跨度相等，对角线相等运行时，对角线小的一对车轮啃轨道外侧，对角线大的一对车轮啃轨道内侧。

1.3 门式起重机操作使用方面

门式起重机在操作运行中，由于不按操作规程进行使用（如运行机构起动过快或停止时过快)，或运行过程中门式起重机两侧所受运行阻力不相等，都会造成门式起重机运行机构两侧驱动电机不同步，即其两侧电机输出的转速不相等，导致其起重机运行机构两侧车轮线速度不相同而形成位置差，从而产生门式起重机运行机构跑偏而啃轨。

2 门式起重机啃轨的解决方案

在上述的门式起重机啃轨的原因中，车轮偏差所引起的啃轨较为普遍。在实际解决门式起重机啃轨现象的工作中，一般也是以校正和消除门式起重机和轨道的缺陷为主要方案。除了提高起重机本体的主梁和车轮的安装精度之外，传统的门式起重机啃轨解决方案还有以下几种。

1）门式起重机的车轮采用水平车轮代替轮缘导向。此方案可完全免除轮缘对轨道侧边产生的滑动摩擦，可使运行机构所承受的载荷大大减少，不过由于水平车轮在门式起重机啃轨车轮运行中所产生的水平侧向力是相当大的，其主要由运行机构制动时的水平力和运行机构车轮啃轨轮缘所产生的侧向力组成，而正因这些力的存在，可能会引起地基结构的破坏或移位等。

2）合理选取门式起重机的跨度、对角线和同位度门式起重机运行过程中允许有一定的自由偏斜，如门式起重机的刚、柔腿之间偏差值在小于门式起重机跨度的千分之一以内是允许的，当其偏差值大于门式起重机跨度的千分之一且小于门式起重机跨度的千分之三时，门式起重机应进行自动纠偏或人为纠偏，而当其偏差值大于门式起重机跨度的千分之三时，门式起重机应停止运行，人为的将门式起重机的刚性腿和柔性腿的偏差值纠正。

3）采用辅助材料或设备减少门式起重机的运行阻力。一般门式起重机的运行机构驱动装置导向轮缘与轨道侧面都应涂优质的润滑剂，如石墨、二流化铝、润滑油等，以减少门式起重机在运行时的阻力和运行机构所有车轮组与轨道之间的磨损。

3 结束语

门式起重机产生啃轨的原因有多种多样，而且大部分的啃轨是由复合原因引起的。随着科技的发展、技术的创新，将加速起重机控制技术向计算机、微电子、自动控制、通讯等领域的发展，从而将有更为智能化的控制技术解决门式起重机的啃轨问题，避免门式起重机在运行过程中发生啃轨，使门式起重机性能更加可靠稳定、应用更灵活，效率高。

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Analysis and Solution of the Problem of Gnawing Rail Gantry Crane

Song Xinghai Xu Weifeng
(Zhejiang qilong cranes co.,Ltd Shaoxing 312043)

This paper mainly analyzes the reasons of gantry crane rail gnawing, from the design of portal crane manufacturing, installation and gantry crane operation aspects in detail, and the corresponding proposed gnawing rail gantry crane solution.

Gantry crane Rail gnawing Reason Solution