门式起重机大车啃轨的分析和控制

唐虎辉

（中交四航局第二工程有限公司，广东广州 510220）

起重机啃轨又称咬道、啃道，现象为起重机的车轮边缘与轨道侧面强制性相互接触，使起重机在运行过程中形成较大的摩擦力，不断加剧车轮损坏的程度。起重机在正常中度工作强度下，车轮的使用寿命约为10年时间，但部分啃轨现象比较严重的车轮使用寿命仅为1～2年，情节严重者可能只维持几个月的生命周期。

1 工程概况

中交四航局第二工程有限公司新会预制项目中，使用一台型号SMJ120 t/48 m-22 m、出厂日期2007年9月、大车轮压206 kN的双梁桁架式门式起重机。专业人员现场对起重机进行检验，发现在起重机空载运行的过程中，大车单元会产生较大的异常响动，在大车单元经过轨道驳口时更显著。

结合我国现行的起重机检验规范《起重机设计规范》（GB 3811—2008），各组成单元具备较强稳定性，各个组件稳定运行时不会出现较大的异常、响动、温度过高等现象。针对起重机咬轨现象，必须先查明咬轨的具体原因，采取合理有效的措施进行维护。

（1）检查起重机的历史数据及维护资料。

该起重机的投入使用时间长达13年。

（2）检查车轮。

检测人员对车轮进行检查的过程中发现，车轮的内侧磨损现象比较严重；在车轮的垂直度检查项目中发现，车轮的垂直度发生明显偏移，车轮碾压过的中心线与垂直线无法准确重合。

2 门式起重机啃轨原因分析

门式起重机运行制动时会产生纵向或横向力，大、小车同时制动使轨道蒙受一个斜向拉力。如果安装时轨道两侧存在高差，起重机就会全部移向低的一侧，增添轨道承受的横向力，使轨道的一侧车轮紧夹轨道外侧，造成啃轨现象。轻微的啃轨会造成轮缘及轨道侧面产生显著的磨损痕迹，严重啃轨会造成轮缘和轨道的侧面金属剥降或轮缘向外变形[1]。

2.1 设计制造方面

对门式起重机进行设计时，应严格遵照现行的设计规范《起重机设计规范》（GB 3811—2008）要求。

设定A、B、C、D为起重机运行单元中的4个车轮。起重机位于车轮A、B一侧时，车轮A、B受到的轮压最大，在小车运行过程中，车轮的最大压力与水平荷载PA、PC存在紧密的关联性，车轮的压力与车轮的垂直作用在水平方向上会形成一种新的力偶作用。

起重机的加工制作过程中，运行单元的车轮平行度未能有效地满足设计规范要求时，对角线的超差会释放残缺性内应力，使车轮与轨道之间形成一个夹角α，导致车轮在运行过程中与轨道的中心线偏离，引起啃轨现象。

车轮的轮压、跨度S、基距H之间的关联性如图1所示。

图1 起重机受力分析

车轮水平偏斜情况如图2所示。

图2 车轮水平偏斜

起重机车轮的加工制作过程中，车轮直径存在较大差异且车轮安装部位存在一定差异时，小直径的车轮运行会明显比大直径的车轮慢。通常情况下，偏移量超过15 mm时才会出现啃轨现象。

2.2 门式起重机安装调试方面

起重机的轨道基础是保证其能够正常运转的关键前提，起重机的基础安装不牢固可能会导致轨道出现下陷现象，无法正常展开作业。起重机运行的两条轨道高低差较大可能会导致起重机出现横向运动，引发啃轨现象。施工人员对轨道基础进行施工或安装轨道时，必须要严格按照规范要求进行作业，降低啃轨现象出现的可能性[2]。

安装起重机的过程中，起重机两侧的支腿应该全部处于工作状态，施工人员应对车轮的跨度、车辆之间的间距、对角线进行复核，确保各项检测指标均满足设计和规范要求。上述检测指标不符合设计要求时，应立即进行修正。

起重机出现方向移动时，其车轮间距会变大，引发车轮啃轨现象，啃轨部位位于轨道内侧。此外，起重机的车轮跨度不对等、对角线相等、车轮直线偏移时，跨度较小的车轮出现啃轨的部位应为轨道外侧，跨度较大的车轮出现啃轨的部位应为轨道内侧[3]。

2.3 门式起重机操作使用方面

起重机运行的过程中，操作人员不合规的操作行为或起重机两侧所受阻力不同等情况，会导致起重机两侧的驱动电机呈现异步运行现象。轨道两侧的驱动电机的转动速度不相同，促使轨道两侧的车轮运行位置存在一定差异，也会引发啃轨现象。

2.4 由传动系统引起的啃轨

两套单独的驱动设备出现异步运行时，轨道测量车轮运行的速度无法保持同步，导致车轮啃轨现象出现。这种类型啃轨现象最大的特点是起重机启动过程中的自身摇摆现象比较严重。

两套驱动设备传动不对等的主要原因是齿轮间的缝隙存在不对等的现象或某个传动装置的制动器松动。此外，两个电动机之间的转速差异过大也会导致啃轨现象。

2.5 车体的金属结构变形

起重机采用金属结构，金属结构发生形变时，车轮的对角线会发生偏移，导致车轮出现啃轨现象。啃轨现象可能是单一原因促成的，也可能由多方面原因促成。实际排查故障时，必须仔细检查，探索具体的原因，采取针对性措施[4]。

3 啃轨控制方法

3.1 车轮的平行度和垂直度的调整

车轮运动面的中心线与轨道的中心线之间存在夹角（β）时，车轮与轨道之间的平行度的偏差应为δ=rtanβ，可以在轴承架上架设垫板，垫板的厚度应设计为t=b×tanβ。

车轮运动的过程中向左侧偏移时，应该在右侧的轴承架上设置垫板，以调整车轮方向的偏差。垂直度偏差处于合理范围时，在轴承架的水平方向上架设垫板，垫板的厚度应结合纠正偏差的程度确定[5]。可以在一定限度上解决啃轨问题，但车轮各个构件的轴承同心度要求会在较大程度上限制垫板的厚度，结合实际情况。

垫板厚度选用如表1所示。

表1 垫板厚度选用

结合现行的规范要求分析，起重机的跨度、同位度以及对角线均在一定的合理范围内。例如，起重机的刚度、柔度的合理偏差值应该控制在起重机跨度的1‰以内，若其偏差值达到3‰，应立即停止运行起重机，进行修正。

3.2 车轮位置的调整

起重机的车轮偏差值较大时，会对起重机的车轮间距、对角线造成非常大影响，对轨道两侧的中心线造成影响，必须保证车轮位置控制在合理范围以内。

3.3 更换车轮

对于磨耗程度比较严重的车轮，应成对进行更换。仅更换单一车轮后，新旧车轮磨耗程度不一样，长时间的运行也会出现啃轨现行。被动型的车轮的啃轨现象不严重，轨道不发生变形就不需要进行更换。

3.4 车轮跨距的调整

可以对车轮的平行度、垂直度进行调整。

（1）对轴承架的键板进行合理调整，实际调整可以参照车轮的位置进行确定。

（2）调整轴承间的隔离环，将起重机的车轮组拆除，拆除并清理轴承架上的各种组件，将车轮固定在左侧5 mm部位时，在右侧设置一个隔离环，新设置的隔离环应比原本的隔离环宽5 mm。

3.5 其他调整

（1）维修人员在调整对角线时，应同步进行对角线与跨距调整，可以节省成本，提高检修效率。

（2）车轮的跨距与轨道的间距存在较大偏差时，可以借助千斤顶进行校正；双轨道的标高存在较大偏差时，可以在标高偏低的一侧加设垫板。

4 结语

使用垂直水平方法对已经完成安装的轨道、基础进行调整，可以有效提高起重机运行效率，延长起重机车轮的使用寿命，降低车轮及轴承损坏的可能性。