桥式起重机在冶金、矿山等行业被广泛使用,本厂目前就有24台桥式起重机在线使用。桥式起重机使用一段时间后,都会不同程度出现大车行走啃轨现象,尤其是使用多年的行车。厂原料车间和退火车间的行车大车行走啃轨严重, 造成设备故障经常发生,增加了设备备件消耗和维修工作量,影响了该车间的正常生产。针对这一现象,我们从理论上进行了分析,从而提出改进措施。改进后设备运行正常,设备事故、故障停机率大大降低,保证了车间的正常生产。
1 判定啃轨的条件
桥式起重机系有轨运行,是车轮在专用的轨道上运行。.起重机轨道是用来支承起重机的全部重量,保证设备正常、定向运行的。所以选用桥式起重机轨道应满足以下技术条件:
(1)轨顶表面能承受车轮的挤压力;(2)轨底有一定的宽度以减轻对基础的承压;(3)应有良好的抗磨弯度。
起重机在运行中,由于多种原因常出现轴向移动或轴向歪斜,从而使车轮与轨道侧面接触摩擦,受到轮缘与轨道构成的约束。在约束运行时,轮缘车轮的轮轨接触状态(图1),这时车轮与钢轨有两个接触点,A点在踏面上称为承载点,B点在轮缘上或过度圆弧处称为导向点。这种接触摩擦方式造成了车轮缘摩损及轨道的侧面摩耗,这种现象习惯上称啃轨。 (图片) 我厂两个车间的起重机大车行走时发出吭吭声,目测轨道侧面有斑痕,轨道顶面有点斑,车轮轮缘内侧有亮斑。起重机运行时,在短距离内,轮缘与轨道间隙有明显的改变,根据这现现状可初步判断为大车行走啃轨。
2 啃轨造成的严重后果
(1)啃轨对基础、房梁、桥架的影响。起重机的运行啃轨,必然产生水平侧向力。这种侧向力将导致轨道横向位移,引起设备振动,致使固定轨道的螺栓松动,另外,还会引起整台行车的振动,这些都不同程度的影响了房梁、桥架结构的稳固。
(2)啃轨对生产、人身、设备造成的威胁。严重的啃轨会使起重机轨道严重磨损,导致行车运行时和车轮接触不好而不能使用,直至更换,造成人力、物资的浪费,同时也给生产造成很大的影响。
起重机属高空作业,在运行中,特别是当轨道接头间隙过大时,极易造成重大人身伤亡和设备事故。
(3)啃轨对电气设备系统的影响。行车在运行中啃轨会产生相当的阻力,从而增加了电力系统的负荷,由于运行中电流的增大而造成电气元件和电动机功率的耗损。特别是大车运行开车时,由于啃轨增大了运行阻力,使电机在运行中超负荷运转,很容易造成电机过载烧毁。同时由于运行阻力大,也容易使传动系统部件如轴等扭坏,我厂起重机在啃轨现象消除前,也经常出现此故障。
3 啃轨原因的分析
3.1.1大车在运行中出现啃轨,这是很严重的问题。在正常运行情况下,起重机车轮轮缘和轨道之间有一定的间隙,一般设计最大间隙为30-40mm,但由于某些原因如吊装、运行中的一些因素造成车轮歪斜,使运行中的车轮与轨道的接触面不在踏面中间,造成车体偏斜。当车体偏斜时,起重机的一侧轮缘和轨道侧面相挤压,轮缘和轨道就产生了侧面摩擦,从而造成轮缘和轨道的侧面摩损,这是起重机偏斜啃轨的主要原因,也就是说尽管轮距和轨道跨度是正确的,但是车轮踏面的中心线与轨道的中心线不重合,当车体偏斜时,整个起重机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,并使车轮和轨道严重磨损,因此就产生了啃轨。
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。
啃轨的原因还有许多,如行车的桥架及基础变形,必将引起车轮的歪斜和跨度大小的变化,从而导致大车运行啃轨。因桥架变形,促成端梁产生水平弯曲,造成车轮水平偏斜超差,这也是啃轨的主要原因。
当大车运行制动时,则产生纵向或横向力。如大、小车同时制动,便产生一个合成制动力,使轨道承受一个斜向推力。这时如果轨道安装成一侧高于另一侧时,起重机重心就会整个移向低的一侧,从而增加了轨道所承受的横向力,使轨道的一侧车轮紧夹在轨道外侧,造成啃轨,我们对以下几方面做个重点分析:
3.1.2 车轮
首先检查车轮外观有无裂纹、踏面剥落、压陷等。早期的磨损使车轮出现踏面压溃或磨成平面.轮缘的厚度磨损≤5%,踏面磨损≤1.5%,踏面无麻点,则车轮合乎使用标准。
(1)当两边主、被动轮的直径不相等(因制造和磨损不均匀所致)大车运行时,在相同的转速下,两边的行程不相等,造成啃轨。
(2)车轮的安装位置不正确,也容易造成啃轨。主要有以下几种:
A 四个车轮的安装位置不在矩形的四角。同侧中心不在一条直线上,车轮偏斜,这时不管是主、被动轮都会造成啃轨。
①、如图2所示,车轮位置呈平行四边形,对角线D1>D2,啃轨车轮在对角线位置。(图片) ②、如图3所示,车轮位置呈梯形,啃轨位置在同一条轴线上,L1(图片)
图3 啃轨现象之二B 车轮在水平面内的位置偏差造成二种啃轨现象。
①、如图4所示,一个车轮有偏斜时,当向一个方向运行时,车轮啃轨道的一侧,当反向运行时,又啃轨道另一侧,此现象较轻。(图片) ②、如图5所示,当向一个方向运行时,车轮啃轨道的一侧,而反向运行时,同一车轮又啃轨道另一侧,此现象较为严重。(图片) 3.2 轨道
由于轨道安装不正确、不符合安装技术要求,而造成轨道跨度公差及两根轨道相同跨度标高误差超标等,都能造成大车运行啃轨。如大车轨道安装质量不好,轨道的水平弯曲过大,当超出跨度公差时,必然引起车轮轮缘与轨道侧面摩擦,即引起运行啃轨。
4 整改措施
我厂5吨、10吨桥式起重机轨道采用的是P38型钢轨,采用压板,骑卡固定。根据上述分析,我们一一检查发现:
(1)轨道的水平弯曲过大。如图6
(2)轨道同跨度高低误差过大,最大误差达45mm,严重超标如图7
(图片) 问题主要出在轨道上,我们决定对其进行整改,以调整高低误差为主,同时附带调整轨距偏差。采用加垫板法来调整,选用普通钢板,其厚度按轨道实测高低误差选定,垫板要求表面平整、无凹凸,外形尺寸宽度不得超过轨道压板20mm,轨道下面要填实,不得有悬空现象,用带螺栓的压板固定在下面梁上,这种方法结构经济、可靠、效果好,简单易行。
5 结束语
我们采用加垫板固定方式修复大车运行轨道,经过复检,修复后的大车轨道水平弯曲,同截面两根轨道高低误差合乎使用标准,验收合格,现正用于生产。经过一年的时间证明,经过修复的起重机大车轨道消除了啃轨现象,设备运行状况良好,减少了维修次数,节约备件资金,减少了设备事故,为企业提高经济效益提供了有力的保证。
参考文献
1、《起重机设计手册》 机械工业出版社 1980(3)
2、《机械设计手册》 化学工业出版社 1987(2)
3、《起重运输机械》 冶金工业出版社 1988
11/10/2010
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