高速线材公司31米跨行车啃轨原因分析及其整改

王双泉 胡建军

(杭州钢铁集团公司设备计量管理处,浙江杭州 310022)

高速线材公司31米跨行车啃轨原因分析及其整改

王双泉 胡建军

(杭州钢铁集团公司设备计量管理处,浙江杭州 310022)

本文就杭州钢铁集团公司高速线材有限公司成品跨12.5T+12.5T、31米跨行车大车严重啃轨的原因进行了分析,最终通过排除法确认产生的原因系端梁变形所致。实施端梁更新后,长期困扰和制约成品跨快节奏生产的大车车轮严重啃轨现象得以消除。

高速线材 31米跨车 啃轨 整改

高速线材公司12.5T+12.5T、31米跨电磁式行车由洛阳起重机厂制造，投运于2004年9月，配置在成品跨，承担着高线公司全部产品发货的繁重任务。自2008年左右起开始不时出现大车啃轨现象，通过更换车轮和调整甚至更换轨道，也未能根除严重啃轨现象，且有愈演愈烈之势，2010年后达到顶峰，消耗了大量的备件费用。2010年至2013年间累计更换车轮17组，发生备件费用共287980元，平均每年近96000元.该行车频繁发生的严重啃轨，不仅造成了生产成本的升高，更为严重的是：频繁的停机检修制约了高线快节奏的生产，推迟了向客户的发货，进而影响公司的声誉。为了彻底改变现状，技术人员从行车啃轨的各种表象入手，认真分析造成啃轨的种种原因，最终将大车严重啃轨的原因锁定在端梁的刚性不足上。通过实施两侧端梁更新，原先大车严重啃轨的现象得以消除。

1 啃轨原因分析

行车车轮轮缘和轨道之间须有一定的间隙，以保证运行期间不至于因轻微的偏斜而造成轮缘啃轨。一般设计最大的间隙为30-40mm(我公司实际间隙为50MM)，由于起重机在运行过程中，由于某种原因，使车轮与轨道产生横向滑动，使车轮踏面的中心线与轨道的中心线不重合，当两中心线偏离过大，达到上述间隙1/2时，将导致车轮轮缘与轨道挤紧，引起运行阻力增大，造成整个行车靠着轨道一侧接触而行走，因此造成了车轮轮缘与轨道间的一侧强行接触，使车轮和轨道严重磨损，因此产生啃轨。

轻微的啃轨会造成轮缘及轨道的侧面有明显的磨损痕迹，严重啃轨会造成轮缘和轨道的侧面金属剥落或轮缘向外变形。

根据多年来行车维修的实际经验，通常导致大车啃轨的原因有以下几类。

1.1 车轮问题

(1)车轮的安装位置不准确引起的啃轨。1)车轮的水平偏差过大：水平偏差过大，使车轮滚动面中心线与钢轨中心线形成一个夹角，起重机往一个方向行驶时，车轮轮缘啃钢轨的一侧;当起重机往反方向行驶时，同一个车轮轮缘又啃钢轨的另一侧，并且啃轨的位置不固定。在车轮安装时规定，水平偏差应不大于L/1000(L为车轮上的测量弦长)，而且同一轴线上一对车轮的偏斜方向应相反，否则车轮必然啃轨。2)车轮的垂直偏差过大：即车轮端面中心线与铅垂线形成一个夹角，车轮处于倾斜状态。这种情况下，车轮的滚动面与钢轨顶面的接触面积变小，而单位面积的压力增大，所以，车轮滚动面的磨损也就会不均匀，严重时，车轮的滚动面上会形成环形磨损沟。这种情况下车轮啃轨的特点是，车轮轮缘总是啃钢轨的同一侧，即车轮倾斜的一侧，同时起重机在运行过程中常常会发出嘶嘶声。在车轮安装时规定，车轮的垂直偏差应不大于D/400，并且车轮的上部应向外。3)车轮轮距、对角线偏差过大。

(2)同一轨道上两车轮直线性不良，将会造成车轮啃轨。这些情况下啃轨的特点是车轮轮缘与钢轨的两侧都有磨损。

(3)车轮加工误差引起的啃轨。

车轮在加工时，由于存在误差，造成车轮的直径不等，如果是两主动车轮的直径不等，在使用时会使左右两侧车轮的运行线速度不一样，行驶一段距离后，造成车体走斜，发生横向移动，产生啃轨现象，这对于集中驱动的机构尤为明显。

表1 14号行车轨距测量结果表(单位：M)

1.2 轨道问题

由于轨道安装质量差，造成两条轨道偏差过大，起重机在运行过程中，必然引起啃轨，这种情况下啃轨的特点是在某些地段产生啃轨现象。

(1)两条钢轨相对标高偏差过大：由于两条钢轨相对标高存在偏差，造成桥式起重机两侧端梁一侧高，另一侧低。起重机在运行过程中会向低的一侧产生横向移动，从而发生啃轨现象。

(2)两条钢轨水平直线度偏差过大：在安装轨道时，如果钢轨直线度存在偏差，钢轨不直，造成钢轨的水平弯曲过大，当超出跨度公差时，必然引起车轮轮缘与钢轨侧面磨擦，产生啃轨现象。

(3)同一侧两根相邻的钢轨顶面不在同一水平面内：当起重机运行到钢轨接头处，车体就会产生横向移动，从而发生啃轨现象。这种情况下车轮啃轨的特点是车轮运行到接头处时常常发出金属的撞击声。

图1

1.3 桥架及端梁问题

如果桥架及端梁变形，必将引起车轮歪斜和起重机跨度的变化，使端梁水平弯曲，造成车轮水平偏差、垂直偏差超差，引起车轮啃轨。

1.4 传动系统问题

传动系统制造误差过大或者在使用过程中磨损较严重，会造成大车两主动车轮运行速度不等，导致车体走斜引起啃轨。

(1)传动系统的齿轮间隙不等或轴键松动等：对于分别驱动的两套传动机构，当其中一套的齿轮间隙较另一套的齿轮间隙大，或者某一套传动机构的轴键松动，都会使两主动车轮运行速度不等，从而引起车体走斜，发生啃轨现象。

(2)两套驱动机构的制动器调整的松紧程度不同：在启动、制动时，如果一侧制动器的制动间隙大，另一侧制动器的制动间隙小，也会引起车体走斜，发生啃轨现象。

(3)电动机的转速差过大：对于分别驱动的两套驱动机构，由于两套机构之间没有联系，若两个驱动电动机的转速差过大，将会导致起重机在运行过程中，一侧运行速度快，而另一侧运行速度慢，引起车体走斜，发生啃轨现象。

2 啃轨原因确认

为了找到造成啃轨的真正原因，以便对症下药，我们根据该行车的实际情况，有针对性地进行了以下几项工作：

(1)对四只车轮制造质量进行了测量，四只车轮外圆磨损较为均匀，直径差在5-10MM内，符合国家有关标准。

(2)电机同步检查，我们将两主动端车轮用千斤顶抬离轨面，用测速表测得两主动车轮的转速差＜1%，符合有关标准。

(3)对行车跨距和拱度进行了测量，结果如表1所示。

表1显示，轨距误差未超标，主梁上拱度正常。

(4)在对主梁和端梁进行仔细检查时发现：主梁与端梁焊缝多处开裂且曾经多次贴钢板重焊、四只大车车轮角尺座所有定位板都经多次割除和重新定位，角尺座增加了多块加强筋板。

另外，在作业现场还观察到，由于电磁挂梁较长，在吸起钢坯时受力不均匀，起升冲击很大，肉眼可见大梁上下起伏，卸载后大梁可恢复上拱度至上表数值。

同时我们还注意到：在该厂房同一跨度内的其它三台行车运行均正常，未出现大车车轮啃轨现象。

综上所述，我们认为：14#行车车轮制造和安装符合技术要求、轨道标高、轨距及其水平弯曲，以及大梁上拱度等均满足要求，两侧电动机同步状况也良好，抱闸调整正常。

另外，该行车在长期的起吊作业中，频繁受交变应力作用，曾出现过大梁与端梁结合部位焊缝脱开，运行中整台行车呈“扭动”行进，进而导致端梁变形、出现大车啃轨，其后在脱焊处进行了贴补钢板的应急处置。在后续更换车轮组时，为了调整角尺座的方便，多次将所有定位板割开重新定位。由于在历次定位板重新定位过程中，受条件限制难以精确定位，对角线精确测量难度也较大，加上该行车本身跨度大、起吊作业时冲击载荷大，严重啃轨的现象存在了多年，基本上靠频繁更换车轮维持生产，因此我们确信造成大车车轮啃轨现象，系端梁不可逆转的“疲劳”变形引起运行过程对角线动态变化并超标所导致。

3 整改方案确定及实施效果

根据以上分析，投运时间长达9年的这台电磁式行车，由于端梁在长期频繁交变应力作用下，与主梁结合处金属发生“疲劳”损坏并累及整个端梁，仅靠“割割补补”已无法恢复端梁钢板的原有状态，因而啃轨的现象无法根治。因此，要根治严重啃轨，唯一有效的办法就是更换两侧的端梁(包括联接梁)。在对端梁进行更换的同时，将上下盖板的厚度由原来16mm增加至24mm、再增加连接箱梁内部和角尺座处筋板密度，以进一步增强端梁的整体刚性。(拟更换的端梁见图1)。

就地实施端梁更新过程中，应着重注意并控制好以下几个方面。

(1)用经纬仪测量并校对两根主梁外侧的端梁两端尺寸相等。

(2)用吊线法测量及校对端梁垂直倾斜〈4mm(b〈H/200)。

(3)用水平仪测量及调整使每根端梁两端高低差〈2mm，两根端梁四端头高低差≤3mm，两根端梁在桥架同一侧高低差≤3mm，对角差≤5mm。

(4)用水平仪复测及调整至端梁四端在水平面内尺寸精度符合要求的情况下点焊工艺定位角钢，以防吊装过程变形。

(5)在吊装端梁时注意端梁旁弯对称向外。

(6)车轮安装完毕后，对四个大车轮的对角线进行测量，使其误差〈5mm。

(7)在地面对拼接完成的行车整车进行全面检测，检验合适后，端梁与主梁连接处增设工艺板，以加强端梁抗水平侧向冲击，保证整车吊装就位过程不发生永久性变形，尔后方可进行吊装。

按既定方案实施两侧端梁(包括连接梁)更新后，经过一年多运行检验，行车整体运行情况良好，严重啃轨现象得以消除，达到了预期目的，从而也验证了当初对大车严重啃轨原因判断的正确性。一年来未发生过因啃轨导致轮缘磨损超标而更换车轮，该行车的稳定顺行，确保了成品发货的及时性，消除了制约我公司高速线材高效生产的瓶颈。

[1]GB50278-2010.起重设备安装工程施工及验收规范[S].

[2]GB/T10183.1-2010/ISO 12488-1：2005.起重机 车轮及大车和小车轨道公差[S].

王双泉(1960—),男,河南林州人,大专,职称：工程师,研究方向：冶金机械;

胡建军(1962—),男,浙江杭州人,大专,职称：工程师,研究方向：冶金机械。