起重机检验中“啃轨”问题及处理
2022-03-25刘斌
刘 斌
(巴州检验检测中心特种设备检验检测所,新疆库尔勒 841000)
起重机啃轨不仅会大幅度地减少其使用寿命,而且会对工厂、轨道造成一定的影响,甚至会危及相关人员的安全。啃轨产生的成因及形式多种多样,为了保证设备和工作人员的人身安全,必须对其进行质量检验,对其成因进行综合剖析,采取行之有效的措施处理。
1 起重机检验中“啃轨”的定义和危害
1.1 起重机检验中“啃轨”的定义
在起重机检验中,在行车过程中,其车轮边缘与轨道的距离应该为20~30 mm。但在使用中,由于某些因素会引起倾斜,造成水平横向推动力增加,挤压了车轮边缘与轨道之间出现挤紧,增加了摩擦,造成了铁轨两侧和轮缘的磨耗,这就是所谓的“啃轨”或“啃道”。
1.2 啃轨造成的危害
1.2.1 缩短车轮和轨道的使用寿命
起重机的车轮一般采用铸钢材ZG310~710,其表面硬度可达HB300~380,一般使用寿命可达10年。但是,一旦发生了较大的啃轨故障,往往会导致车轮侧面的磨损越来越严重,仅能够使用一两年,有的甚至数个月后,就需要进行替换,从而大大降低其性能和经济效益。而啃轨问题所引起的水平侧向力也会造成轨道的位置发生偏移,从而造成轨道与车轮之间的强迫摩擦,从而加速轨道的磨耗和破坏,严重的话会造成轨道磨出台阶,最终造成轨道的损坏。
1.2.2 增加了运行时的阻力
通过对起重机的实测分析,发现起重机在发生啃轨故障时,其工作阻力比正常情况增加1.5~3.5倍。当运行阻力增大时,会使起重机的电动机在运转时出现超负荷现象,严重时会造成传动轴扭断、电动机烧毁、减速器齿轮切断等故障。
1.2.3 厂房结构出现激振
在发生啃轨故障时,会出现水平侧向力,引起轨道的横向位移,引起轨道发生变形或已经发生的横向变形,从而引起轨道固定螺栓在长期受力情况下出现松弛。起重机在运转时,构造会因不正常的激励振动而引起噪声,从而导致厂房结构的寿命缩短和工作环境的恶劣。
1.2.4 导致脱轨事故
如果出现严重的啃轨问题,特别是在轨道接头间隙很大(一般缝隙为1~2 mm,单根钢轨长度约10 m 时,连接处的缝隙可以达到4~6 mm)时,起重机的车轮会攀附在钢轨的顶部,从而造成车轮的脱轨,造成机械设备损坏和人员伤害。
2 起重机在检测过程中出现啃轨问题的原因
2.1 轨道存在缺陷
当大车轨道在进行安装时,如果水平弯曲跨度超出了相应的允许范围,起重机的车轮就会与轨道的侧部发生摩擦,在一条轨道上,起重机啃轨往往会发生在固定轨道上。“八”字型的轨道,也会导致起重机出现啃轨,起重机安装过程中,有可能会出现八字型情况,,当起重机轨道上通过跨距较大的一端移动到另一端时,起重机的车轮就会和轨道发生摩擦,这种情况来运行时,车轮内部的摩擦力就会降低,而轮胎外部会产生摩擦力。
当两条轨道在进行安装时,如果在竖直方向上任何一个出现偏差,就会引起起重机的侧倾,从而导致起重机在行驶时的出现横向移动,引起轨道较高的一侧被啃,而另一侧的轨道则会被啃伤。
随着起重机使用次数越来越多,起重机的轨道之间的间距也会随之改变,起重机桥架的主梁弯曲程度会受到很大的影响,从而导致小车轻轨变小,而在一定的范围内,如果不能及时纠正,就会导致小车车轮啃轨。
2.2 车轮存在缺陷造成起重机啃轨
起重机的车轮缺陷问题所导致的啃轨情况主要是在大型车辆上,主要是因为起重机的轨道桥梁结构发生变形,从而引起端梁的横向弯曲,导致车轮的水平偏移情况超过规定要求,在安装时偏差可能也会超出一定的范围。在这种情况下,起重机车轮和轨道的中轴线会产生一个角度,当起重机的两个主动轮在同一时间发生偏移,就会导致吊车啃轨。
同时,起重机车轮本身产生的垂直偏差也会导致起重机在运行时发生啃轨,而桥架在运行时会发生变形,使车轮产生的垂直偏差超过规定的允许范围,导致起重机的啃轨现象。在这种情况下,起重机的车轮中心线与铅垂线呈一角度,而在主动轮上的端面垂直偏差超出了规定的范围时,就会发生啃轨。
2.3 轨道安装质量因素
起重机厂房的工作状况与轨道安装质量息息相关,如果在轨道安装中出现较大的水平弯曲和轨距超差、同一截面轨面的高度差过大,轨道八字形轨道和在装配过程中的垫板没有完全夯实,都会造成啃轨现象。特别是在大车或小车行驶时,轨道水平弯曲度比较大或者同一截面轨面高度差过大,由于车轮轮缘与轨道的侧面强行通过时,会产生较大的摩擦。
2.4 桥架结构变形因素
起重机大车、小车的车轮是用一个角型轴承箱来紧固的,分别固定在桥架的端梁和小车架的横梁。但起重机和小车架都是结构件,在运送和安装过程中,如果没有选择正确的吊运点,或者起吊时绑扎不正确,出现碰撞等情况,均会导致结构出现变形,造成车辆跨度比较差,车轮的垂直偏斜和水平偏斜都超出正常范围,引发啃轨,其中大车如果出现啃轨情况更加严重。
2.5 轴承磨损因素
如果轴承出现磨损或者车轮安装不正确,都会造成车轮纵向中心线出现不平行的情况,导致出现歪斜。在这种情况下,会造成起重机车轮啃轨。如果只有一个车轮出现偏斜,那么啃轨情况不严重。如果两个车轮都出现偏斜,而且向着同一个方向出现偏斜,会出现较为严重的啃轨情况。因此,车轮如果都出现偏斜,偏斜方向不相同,或者4个车轮出现相同的偏斜梁,都不会造成啃轨。反之,则会导致啃轨。4个车轮的歪斜方向一样,这种情况发生的啃轨现象是最严重的。
2.6 其他原因造成的啃轨
引起起重机出现啃轨情况的其他因素有:①由于起重电动机的不同步引起工作的不稳定性,导致了啃轨;②起重机制动力矩的差异导致了啃轨;③起重机的轴距太大,使齿轮难以咬合,导致制动不稳定,从而产生啃轨;④更换起重机后,由于车轮的摩擦因数不同,导致起重机无法在同一条水平线上行驶,从而出现啃轨现象。
2.7 啃轨现象的判断分析
在起重机检验中,若在作业期间发现轨道出现以下问题,则可以判断起重机存在故障:轨道侧面有一条明亮的划痕,严重时会产生深沟状磨痕和毛刺;车轮轮缘内侧有明显的光点和凹痕;起重机或者小车在短行程中的运行轨迹和车轮边缘的间距发生了显著的改变;在使用中,特别是启动或制动时,桥架或小车架会发生扭摆和走偏,并伴有很大的噪声,甚至会产生“吭吭”的声音;在运转时,由于阻力的增大,导致电机发热升高,有时会烧毁。
3 避免或减少啃轨现象的措施
3.1 加强对啃轨的检查工作
通过以上分析,发现造成啃轨事故的因素很多,应加强对起重机作业的观察与检查,一旦出现啃轨情况,应及时进行分析,查明问题所在。具体的检验方式为:观察啃轨问题的规律,必须对起重机的维护与运用有一定的认识,掌握其工作频率及配件的维护状况,做好具体的检验和测量工作。
3.2 具体修复措施
造成起重机啃轨的原因很多,有时候是由各种综合原因造成的。所以在出现啃轨现象后,要在加强检查、观察的基础上,对啃轨现象进行细致的剖析,查明造成啃轨问题的真实成因,并制订维修计划及解决办法。
3.2.1 轨道的调整
轨道的调整要严格按有关技术规范执行,对轨道跨度、直线、标高等进行重点调整,并对轨道的几何尺寸和螺栓的固定进行细致的检查。为有效地防止或减小啃轨情况,对具有较大起重量和重级工作制度的起重机,每隔半年要进行一次轨道调整,其他型号和作业系统起重机的轨道调整时间为一年一次。
3.2.2 车轮的装配和修理
在起重机的主动轮与被动轮的直径差大于其直径0.2 %及0.5 %时,必须将其再处理成相同的基础尺寸,并且主动车轮与被动车轮的直径大于3 mm。在车轮制造、装配和修理中,应注意减少或防止啃轨的产生。
(1)对工艺的精确性进行严密的控制,选用合适的工艺原料。起重机车轮踏面的尺寸不得小于h9,并且在安装之前要进行适当的搭配,这样就能把直径最接近的车轮作为起重机的主动轮;选用ZG340-640钢材作为车轮的主要材质,并可以通过热处理技术提高车轮抗磨损能力。
(2)对车轮的水平和垂直的倾斜进行调节。调节车轮的水平偏斜,要按起重机作业等级决定,并且调节的幅度不得超过1/1200~1/800。起重机的一对主动车轮或被动车轮,其倾斜的角度应该是反向的,以消除和中和大车、小车歪斜的行驶。
为了调节起重机的车轮垂直偏差,应该把两个轮子的上半部分都调节成朝外倾斜的形状。这种倾斜方式可以在桥架结构承载后,使车轮在受力后的垂直偏斜减小,从而使轨道与车轮接触面积增大。
(3)将车轮的对角线、跨度和同位偏差调整好。起重机检验时,应注意大车的车轮对角线、跨度偏差不宜大于±7 mm,而小车对角线、跨度偏差不宜大于±3 mm。此外,调节后,车轮的同位误差不能超过2 mm。需要对车轮的位置进行合理的移动,并且将角型轴承箱的垂直、水平板和定位板全部分割开,然后对其进行合理的调节后再将其焊接在一起。
(4)做好车轮的更换。由于主动轮的磨损造成了两个主动轮的直径不等,导致转速差致使车体走斜面啃轨的情况比较普遍。故,磨损的主动车轮应该采用成对更换的方式,若采用单一的方式进行更换,会造成新旧车轮磨损不均,并在配合后易出现啃轨现象。而被动车轮对啃轨的影响比较低,不需要进行替换,除非是在滚动面出现变形情况,才需要进行更换。
3.3 变形处理措施
当桥架在发生大范围变形时,只要对其上拱度进行修补,并对架桥进行加强处理,就能改善架桥刚度,可以防止其进一步发生变形。如果不用任何方法来修补上拱,只要对其进行加强修复就可以了,在对桥架加固完毕后,再进行调整,以免出现啃轨的情况。经过这种处理,车轮和桥架之间有一些倾斜,但与轨道确能保持着良好的平行关系,不会对起重机的正常工作造成任何的影响。具体的桥架加固方式是,在桥架的4个角分别焊接上、下两个加强筋板,从而将桥架的整体牢固。为了加强主梁下面,保证其上拱值控制在适当的范围内,可以对主梁下部应用钢板和槽钢进行焊接加固。
在桥架加固完毕后,可以对车轮进行各种性能参数进行调整,从而解决啃轨问题。由于起重机的主动轮必须和传动装置相连,因此在进行相应的调整后,必须对传动结构进行相应的调整,保证其能够同步运行时,尽量避免对主动轮进行调整,而是要对被动轮进行相应的调整。
3.4 轴承磨损改善情况
如果轴承出现磨损,大多数情况下用加垫板的方式进行解决;如果多个车轮的水平都出现歪斜,要考虑调整其中一个车轮,改变车轮的变形程度,调整成外八字或者内八字,但是必须要保证歪斜相等。采取科学合理方法调整后,车轮之间所产生的歪斜对于起重机造成的影响,能够互相抵消。对于集中驱动的起重机,可以将被动轮调整成八字形,并且要保证主动轮和轨道之间是平行状态。
4 结束语
起重机是我国现代企业和运输过程中非常重要的设备,得到了广泛应用,然而,起重机在运行过程中有可能会出现很多问题,出现最为频繁的故障是起重机啃轨情况。当起重机出现啃轨情况之后,如果不能立即有效进行解决,会给企业生产造成严重影响。所以,必须要对起重机啃轨原因进行分析,采取有效措施进行解决。