国内外起重机防啃轨相关技术概况

2015-08-15马晶磊

科技视界 2015年7期

马晶磊

（江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏南京210036）

0 引言

起重机车轮啃轨主要是指起重机在运行过程中，运行机构的车轮轮缘与轨道侧面接触，产生水平侧向力，发生严重摩擦与磨损，使车轮轮缘快速磨损与变形。同时使轨道的侧面也产生十分严重的磨损。通过对起重机的轨道、传动系统及电气系统的分析与改进，同时借鉴国外起重行业的先进方法可起到控制改善起重机的啃轨现象的作用。

1 国内起重行业啃轨现象分析与改进

1.1 轨道缺陷分析与修复

目前而言，大部分国内企业仍采用费工费时的机械修复的手段来解决起重机啃轨问题。

在处理由于轨道缺陷造成啃轨问题上，轨道在调整之前应当对其进行详细的检查与测量，并记录相关的数据。检查的内容包括：①检查钢轨、螺栓、夹板有无裂纹、松脱和腐蚀。如发现裂纹应及时更换新件，如有其他缺陷应及修理。钢轨上的裂纹可用线路轨道探伤器检查。裂纹分为垂直于轨道的横裂纹、顺着轨道的纵向裂纹和斜向裂纹。如果产生较小的横向裂纹，可采用鱼尾板连接；斜向或纵向裂纹则要去掉有裂纹的部分，换上新轨道。②钢轨顶面若有较小的疤痕或损伤时，可用电焊补平，再用砂轮修光。轨道面和侧面磨损（单侧）都不应超过3mm。 ③鱼尾板的连接螺栓不得少于4个，一般应有6个。④起重机小车轨道每组垫铁不应超过两块，长度不应小于100mm,宽度应比钢轨底面宽10～20mm，两组垫铁间距不应小于200mm。垫铁与轨道底面实际接触面积不应小于名义面积的60%，局部间隙不应大于1mm(用塞尺检查)。

根据上述检查出的结果来决定下一步修理的具体方案。一般来说，如果轨道变形或磨损不是很严重的时候，可以进行局部调整轨道的方法来消除车轮啃轨现象。当轨道产生严重变形或磨损超标时，单纯的调整轨道已不足以能够解决问题了，只能通过更换轨道或增高轨道基础等方法来达到目的。[1]

1.2 传动系统缺陷分析与修复

在处理大小车传动系统不同步问题上：①应对各传动系统的进行必要的检查：第一步：检测两侧驱动电机的转速是否一致；第二步：排查各传动机构中联接轴的磨损情况、减速机齿轮的啮合情况是否存在咬齿等故障、各传动轴之间的配合安装情况；第三步：确认制动器闸块的调节情况。②传动系统不同步的整治方法：首先，对两侧驱动电机进行测速试验，若确认为电机问题，则应更换相同型号同一生产厂家的电机；其次，对于分别驱动的传动系统，除了应保证零部件的安装精度，啮合完整度，更要避免新旧零件的同时使用，更换零部件时建议采用两侧同时更换的原则。最后，调节好制动器闸块的间隙，保证制动的同步性。③对两侧驱动电机实现变频调速，两台电机分别装有增量式旋转编码器，在闭环控制系统中，以一侧电机1的速度为目标速度，由对侧电机2的变频器收集安装在电机1上编码器传输的脉冲信号来调节以跟踪电机1的速度。两台编码器分别采集两电机的速度脉冲信号，并送到PLC的高速计数口。PLC控制器再对两信号进行处理分析，控制电机2的变频器。因此，就可以保证电机2的速度随电机1速度的变化而变化。两侧电机速度保持同步而避免啃轨现象发生。[2]

2 国外起重行业啃轨现象分析与改进

近年来随着起重行业的日益发展，国外起重机在防啃轨问题研究上非常值得我们去学习。①利用PLC控制系统、变频控制和传感器技术，可实现准确调整控制车轮的运行速度，防止发生啃轨。该技术研究最为广泛，较为常见的为加装车轮行走自动监视控制器，采用信号处理技术，PLC编程或者编码器设计，所增加的一套控制系统是独立于原整车电气、机械运行基础之上的。控制系统通过监测运行机构的运行状态，自动识别啃轨状态反馈信号，即在四个车轮后方不会被碰坏处安装接收传感器。安装要求：车轮外缘应与传感器的中心线处于一条直线上，与车轮保持50～100mm,与轨道压面保持8～12mm为宜，当传感器感应到车轮外缘距离外轨侧5mm时开始工作，信号反馈到接收器中经控制器处理后控制相对应的电机，通过调整电机转速，使轮缘拉开与轨道距离，从而防止车轮啃轨，达到起重机自动控制的目的。在实际应用中由于工况恶劣或现场环境等问题，导致控制器的寿命缩短，使用效果差，不易操作。[3]②通过分析结果找出导致发生啃轨的误差的原因，再应用全站仪或者激光测距仪测量起重机两侧对角线提高安装调整精度，该技术主要是针对发生啃轨后的应急调整处理，费时费力且需要多人操作处理。③安全监控和故障实时处理，如今国内一些大型起重机和国外先进起重机上都装有安全监控系统。起重机械安全监控管理系统是由六个基本单元组成，这六个基本单元归纳为三个主要过程：接受信息——处理信息——输出信息。处理信息单元的是PLC主站和上位机，主要作用是进行信息的处理和储存，并在司机室触摸屏和上位机屏幕上显示，并留有足够的网口，作远程监控用。大型起重机上都采用了远程监控功能（配置了无线网口——无线发送器——发送器的天线且设置在相对开阔的地方）。它是通过3G无线互联网技术可以使全球范围内的任何用户使用小型移动台实现从陆地到海洋到卫星的全球立体通信联网。实现了起重机电控系统计算机图形化监控和故障跟踪，对起重机的综合日常运行和工作量的统计，可快速确定故障所在，极大提高故障排除时间。但此套设备价格昂贵，一般中小型起重机很少有安装，且还在开发研究当中。