橋式起重機(jī)大車啃軌

1、評審論文橋式起重機(jī)大車啃軌現(xiàn)象分析及措施王 洪（新鋼釩股份有限公司維檢中心）摘要：大車在運行中出現(xiàn)啃軌，這是常見的也是很嚴(yán)重的問題，啃軌的原因有許多，本文從橋式起重機(jī)啃軌的判定條件、啃軌的原因分析、啃軌造成的不良后果等進(jìn)行了綜合論述。針對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn)實際情況， 進(jìn)行了全面調(diào)查，對車輪及軌道等因素進(jìn)行了取證分析，在綜合分析的基礎(chǔ)上，對起重機(jī)啃軌的主要問題提出了整改措施，并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，取得了較好的效果，具有較好的推廣價值。關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī) 大車 軌道 車輪 啃軌1 問題的提出新鋼釩煉鋼廠目前有76臺橋式起重機(jī)在線使用，其中200噸及以上噸位的橋式起重機(jī)擁有2

2、3臺。使用一段時間后，都會不同程度出現(xiàn)大車行走啃軌現(xiàn)象，尤其是煉鋼原料跨的5臺200噸起重機(jī)運行軌道啃軌嚴(yán)重, 造成設(shè)備故障經(jīng)常發(fā)生，僅2001年至2006年就因啃軌造成起重機(jī)運行車輪提前損壞372套，按每套車輪1.3萬元計算，車輪壽命縮短近1/4-1/2,如按1/4估算,造成經(jīng)濟(jì)損失120.9萬元，如果考慮增減更換頻次所需要的人工、機(jī)具等，損失會更大。這一問題的出現(xiàn)，不擔(dān)增加了設(shè)備備件消耗和維修工作量，而且對煉鋼的正常生產(chǎn)也是非常頻繁和嚴(yán)重的。為弄清原因，降低消耗，提高設(shè)備開動率，本人就起重機(jī)啃軌這一現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并提出改進(jìn)措施。2 啃軌現(xiàn)象的表現(xiàn)形式橋式起重機(jī)車輪在專用的軌道上運行，

3、起重機(jī)軌道用來支撐起重機(jī)的全部重量，保證設(shè)備正常、定向運行的。通常車輪輪緣和軌道側(cè)面之間有一定間隙，在正常情況下，不會接觸。但有時車輪在軌道中心部位運行，從而發(fā)生車輪輪緣和軌道側(cè)面接觸（摩擦）的啃軌現(xiàn)象。圖1展示了輪軌接觸狀態(tài)，啃軌時車輪與鋼軌有兩個接觸點， A點在踏面上稱為承載點，B點在輪緣上或過度圓弧處稱為導(dǎo)向點。圖1啃軌現(xiàn)象的主要表現(xiàn)形式：2.1軌道側(cè)面與車輪內(nèi)側(cè)有斑痕，嚴(yán)重的有毛刺或掉鐵屑。2.2在行駛時，短距離內(nèi)輪緣與軌道間隙有明顯改變。2.3運行中，車體歪斜，車輪走偏。2.4大車運行時會發(fā)出“嘶嘶”的啃軌聲，嚴(yán)重時會發(fā)出“吭吭”的撞擊聲。3 啃軌造成的不良后果3.1縮短車輪壽命。一

4、般情況下，重量（6-8）冶金橋式起重機(jī)車輪可使用4年以上。如果啃軌嚴(yán)重，車輪在1-2年內(nèi)就更換的情況也比較常見。3.2軌道磨損加劇。3.3廠房受載惡化?？熊墝A(chǔ)、房梁、橋架等的影響。起重機(jī)的運行啃軌，必然產(chǎn)生水平側(cè)向力。這種側(cè)向力將導(dǎo)致軌道橫向位移，引起設(shè)備振動，致使固定軌道的螺栓松動，另外，還會引起整臺行車的振動，這些都不同程度的影響了房梁、橋架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，這些年來多次發(fā)現(xiàn)原料跨廠房梁有裂紋，正是這個原因。3.4易產(chǎn)生安全隱患，對生產(chǎn)、人身造成的威脅。嚴(yán)重的啃軌會使起重機(jī)軌道嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致行車運行時和車輪接觸不好而不能使用，橋式起重機(jī)屬高空作業(yè)，在運行中，特別是當(dāng)軌道接頭間隙過大時，極易造

5、成重大人身傷亡和設(shè)備事故，同時也給生產(chǎn)造成很大的影響。3.5運行阻力加大。增加了電機(jī)的功率消耗和機(jī)構(gòu)的傳動負(fù)荷。4 啃軌的原因分析在正常運行情況下，起重機(jī)車輪輪緣和軌道之間有一定的間隙，一般設(shè)計最大間隙為30-40mm，但由于某些原因，如吊裝、運行中的一些因素造成車輪歪斜，使運行中的車輪與軌道的接觸面不在踏面中間，造成車體偏斜。當(dāng)車體偏斜時，起重機(jī)的一側(cè)輪緣和軌道側(cè)面相擠壓，輪緣和軌道就產(chǎn)生了側(cè)面摩擦，從而造成輪緣和軌道的側(cè)面摩損，這是起重機(jī)偏斜啃軌的主要原因，也就是說盡管輪距和軌道跨度是正確的，但是車輪踏面的中心線與軌道的中心線不重合，當(dāng)車體偏斜時，整個起重機(jī)靠著軌道一側(cè)接觸而行走，因此造成

6、了車輪輪緣與軌道間的一側(cè)強(qiáng)行接觸，并使車輪和軌道嚴(yán)重磨損，因此就產(chǎn)生了啃軌。輕微的啃軌會造成輪緣及軌道的側(cè)面有明顯的磨損痕跡，嚴(yán)重啃軌會造成輪緣和軌道的側(cè)面金屬剝落或輪緣向外變形。啃軌的原因還有許多，如行車的橋架及基礎(chǔ)變形，必將引起車輪的歪斜和跨度大小的變化，從而導(dǎo)致大車運行啃軌。因橋架變形,促成端梁產(chǎn)生水平彎曲，造成車輪水平偏斜超差，這也是啃軌的主要原因。當(dāng)大車運行制動時，則產(chǎn)生縱向或橫向力。如大、小車同時制動，便產(chǎn)生一個合成制動力，使軌道承受一個斜向推力。這時如果軌道安裝成一側(cè)高于另一側(cè)時，起重機(jī)重心就會整個移向低的一側(cè)，從而增加了軌道所承受的橫向力，使軌道的一側(cè)車輪緊夾在軌道外側(cè)，造成啃

7、軌， 主要原因如下：41 車輪本身原因造成的啃軌首先檢查車輪外觀有無裂紋、踏面剝落、壓陷等。早期的磨損使車輪出現(xiàn)踏面壓潰或磨成平面.輪緣的厚度磨損5%，踏面磨損1.5%，踏面無麻點，則車輪合乎使用標(biāo)準(zhǔn)。4.1.1當(dāng)兩邊主、被動輪的直徑不相等(因制造和磨損不均勻所致)大車運行時，在相同的轉(zhuǎn)速下，兩邊的行程不相等，造成啃軌。4.1.2車輪的安裝位置不正確，也容易造成啃軌。主要有以下幾種：4.1.2.1 四個車輪的安裝位置不在矩形的四角。同側(cè)中心不在一條直線上，車輪偏斜，這時不管是主、被動輪都會造成啃軌。4.1.2.2如圖2所示，車輪位置呈平行四邊形，對角線A1A2，啃軌車輪在對角線位置。4.1.2

8、.3如圖3所示，車輪位置呈梯形，啃軌位置在同一軸線上，L1L2、A1=A2，若輪距過大，同時啃軌道內(nèi)側(cè)，若過小，則啃軌道外側(cè)。A1 A2 圖2 啃軌現(xiàn)象之一 L1 A1 A2 L2 圖3啃軌現(xiàn)象之二4.1.3 車輪在水平面內(nèi)的位置偏差造成二種啃軌現(xiàn)象。4.1.3.1如圖4所示，一個車輪有偏斜時，當(dāng)向一個方向運行時，車輪啃軌道的一側(cè)，當(dāng)反向運行時，又啃軌道另一側(cè)，此現(xiàn)象較輕。4.1.3.2如圖5所示，當(dāng)向一個方向運行時，車輪啃軌道的一側(cè)，而反向運行時，同一車輪又啃軌道另一側(cè)，此現(xiàn)象較為嚴(yán)重。 圖4 啃軌現(xiàn)象之三 圖5啃軌現(xiàn)象之四 造成水平傾斜的原因是： （1）由于兩組車輪裝配的松緊程度不一致而產(chǎn)

9、生不同的阻力，從而驅(qū)動電機(jī)不同步，造成車體傾斜。 （2）兩邊電機(jī)轉(zhuǎn)速差過大，車體就會走斜。 （3）制動器調(diào)整的松緊程度不一致，制動時會使車體走斜。 （4）傳動機(jī)構(gòu)的齒輪間隙不同，機(jī)構(gòu)的鍵松動，使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生速度差。 （5）不合理的操作影響。小車經(jīng)常在一側(cè)工作，使大車輪壓、阻力變大。啟動或停車過猛，會使車輪空轉(zhuǎn)打滑。 （6）軌道水平彎曲太大，使車輪左右活動量變小，軌道標(biāo)高超差會使車體偏向一側(cè)。 （7）車輪裝錯方向。42 軌道安裝不正確造成的啃軌由于軌道安裝不正確、不符合安裝技術(shù)要求，而造成軌道跨度公差及兩根軌道相同跨度標(biāo)高誤差超標(biāo)等，都能造成大車運行啃軌。如大車軌道安裝質(zhì)量不好，軌道的水平彎曲過大，

10、當(dāng)超出跨度公差時，必然引起車輪輪緣與軌道側(cè)面摩擦，即引起運行啃軌。4.2.1軌道安裝水平彎曲（圖6）。大車軌道安裝水平彎曲過大，超過跨度極限偏差時，就會引起車輪輪緣與軌道側(cè)面摩擦，起重機(jī)械制造監(jiān)督檢驗規(guī)程（以下簡稱檢規(guī)）中規(guī)定跨度極限偏差為s=【2+0.1（S-10）】，這種啃軌經(jīng)常發(fā)生在固定的線段上。圖6軌道直線度誤差4.2.2由于地基不平造成的兩根軌道相對標(biāo)高誤差過大。檢規(guī)中規(guī)定相對標(biāo)高誤差不超過10mm。這種情況可使起重機(jī)在運行中產(chǎn)生橫向移動，若車輪為外側(cè)輪緣的則造成較高一側(cè)軌道外側(cè)被啃，若車輪為雙輪緣的則較低一側(cè)軌道的內(nèi)側(cè)被啃（圖7）。圖74.2.3軌道安裝“八”字形。軌道安裝不規(guī)范，

11、造成軌道一端大一端小，呈“八”字形，在這樣的軌道上運行輪緣與軌道間隙愈走愈小，直至產(chǎn)生摩擦，2個、4個或6個均磨內(nèi)緣，向相反方向運行時才會慢慢好轉(zhuǎn)，繼續(xù)運行時又開始磨外緣（圖8）。圖84.2.4軌距發(fā)生變化。起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)變形，主梁下沉，引起大車軌距變化小，這個變化超出一定限度，就會造成大車輪啃軌或者脫軌（輪緣啃掉后）。檢規(guī)中規(guī)定主糧跨中下?lián)线_(dá)到S/700時，如不能修復(fù)時，應(yīng)予以報廢。如果大車軌距變小，則小車往返運行時，軌道內(nèi)側(cè)緊靠在車輪的內(nèi)輪緣上，這種現(xiàn)象稱為“夾軌”。4.3其它原因造成的啃軌除車輪和軌道原因造成啃軌的原因以外，還有其它一些原因也能引起啃軌，如：分別驅(qū)動的大車運行機(jī)構(gòu)中兩臺或

12、四臺電機(jī)不同步，引起車輪的線速度不等；各制動器的制動力矩不等，引起車輪運行不同步；各聯(lián)軸器的間隙差過大，引起車輪不能同時驅(qū)動；主小車吊運物件時長期靠一端運行，容易造成大車走行兩端的車輪受力不均衡，繼而引起車輪所受載荷誤差過大，造成車輪踏面磨損速度不一，壽命差異較大。這些都會引起車輪啃軌。5.新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)軌道實際狀況5.1原料跨起重機(jī)軌道及起重機(jī)參數(shù)4.1.1軌道參數(shù) 軌道標(biāo)高：21米，軌道跨距25米，軌道型號QU120，廠房建設(shè)年代1970年（1994年、2005年先后進(jìn)行過維修加固），廠房長度285米。4.1.2起重機(jī)參數(shù)（200噸）動力電源為三相AC380V50Hz；卷揚起升速

13、度1.4-14m/min；大車運行速度8-80m/min；工作級別M7；大車車輪設(shè)置個數(shù)16個；最大設(shè)計輪壓71.6噸；車輪為鑄造雙輪緣，其熱處理硬度：塌面和輪緣內(nèi)側(cè)（HB）300-380，在淬硬度層20mm處硬度（HB）260；主梁采用“T”型偏軌箱形梁；端梁采用鉸接式；生產(chǎn)廠家（2#-5#起重機(jī)）為太原起重機(jī)廠，1#為大連起重機(jī)廠；用途為吊運鋼水罐等；1#200噸起重機(jī)2001年投入使用，2#-5#為2002-2003年間投入使用（設(shè)計使用年限為35年）。5.1.3工作環(huán)境工作繁重，環(huán)境溫度800C，粉塵濃度大，該跨供5臺200噸起重機(jī)及2臺32噸起重機(jī)使用；該跨生產(chǎn)能力540萬噸鋼/年。

14、5.2對影響啃軌因素進(jìn)行檢測5.2.1對車輪的檢測2007年3月對新鋼釩煉鋼廠原料跨5臺200噸橋式起重機(jī)的車輪分別進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)影響車輪啃軌的因素如下：5.2.1.1兩邊主、被動輪的直徑存在不同程度誤差。由于現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境惡烈，起重機(jī)作業(yè)頻率很高（90%），生產(chǎn)節(jié)奏較快，加之設(shè)備“點檢定修制”執(zhí)行的得不理想，大車車輪壽命較低，而且往往是事后維修。因此，往往是哪個車輪壞了，便更換哪個！長此以往，各個車輪的直徑誤差嚴(yán)重超標(biāo)，新上的車輪直徑為600+0.50，而在線使用的舊車輪直徑在580-0.40595+0.50之間，這已經(jīng)嚴(yán)重超過檢規(guī)6mm的標(biāo)準(zhǔn)。5.2.1.2四個角的車輪位置基本上呈正四邊形

15、，即對角線D1（29.682米）D2（29.150米）。5.2.1.3車輪的踏面寬度誤差較大?，F(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)L=135+0.35170+0.60之間，這主要由于備件型號不統(tǒng)一。這容易造成各別車輪輪緣受力過于集中，容易致使個別車輪輪緣提前報廢。5.2.2對軌道的檢測2007年5月對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)的運行軌道進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)影響車輪啃軌的因素如下：5.2.2.1軌道安裝水平彎曲誤差較大。極限值s=【2+0.1（S-10）】=【2+0.1（25-10）】=3.5mm，而測得的最大s值=+6.5mm（見圖9）。除了安裝技術(shù)水平欠缺外，這主要由于285米的廠房長度給安裝帶來一定難度，加之運行的起

16、重機(jī)達(dá)7臺，這些因素使軌道的水平累計誤差超標(biāo)。 25006.5 24996 圖9 軌道安裝水平彎曲誤差5.2.2.2兩根軌道基礎(chǔ)面相對標(biāo)高誤差過大?，F(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)h=15mm（見圖10），這大于檢規(guī)中規(guī)定的相對標(biāo)高誤差不超過10mm。 15 25000 圖10兩根軌道基礎(chǔ)面相對標(biāo)高誤差5.2.2.3軌道的斷裂面之間間隙較大。間隙普遍在1245mm之間，這嚴(yán)重超過N（1/120）D（車輪直徑），即N（1/120）6005mm。這主要由于環(huán)境惡烈、載荷過大，受沖擊力大及軌道基礎(chǔ)面未墊實等原因所致。5.2.2.4軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道面標(biāo)高誤差較大。檢規(guī)中規(guī)定的相對標(biāo)高誤差不超過2mm，但實際測

17、得的多處數(shù)據(jù)p=0.84.5mm之間不等（見圖11）。這主要由于軌道斷裂或沒得到及時維修或更換，是繼續(xù)惡化或者所更換的新軌道與在線使用的舊軌道誤差過大而造成的！ 圖11軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道面標(biāo)高及間隙誤差5.2.2.5軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道水平面的直線誤差較大。檢規(guī)中規(guī)定的相對標(biāo)高誤差不超過2.0mm，但實際測得的多處數(shù)據(jù)m=2.08.3mm之間不等。這容易造成車輪輪緣啃軌。5.3軌道斷裂后的處理措施不當(dāng)，造成軌道壽命低下。目前新鋼釩煉鋼廠由于生產(chǎn)節(jié)奏緊張，軌道的使用往往是超負(fù)核運行，當(dāng)軌道出現(xiàn)斷裂或者錯位等情況下，為了生產(chǎn)能夠得以延續(xù)，往往是勉強(qiáng)運行，結(jié)果造成“失修”。在不得以的情

18、況下或生產(chǎn)不緊張時才進(jìn)行更換，而且一般采取應(yīng)急維護(hù)或局部更換。在更換時采用對軌道接頭部位進(jìn)行焊接并在軌道基礎(chǔ)面打卡子的模式。這中模式往往不到24小時軌道的焊接部位便開焊、錯位并加劇軌道的損壞，從而“啃軌”得以繼續(xù)。6 改進(jìn)措施針對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn)實際情況， 在綜合分析的基礎(chǔ)上，對起重機(jī)啃軌的主要問題提出了整改措施，于2007年610月期間進(jìn)行了實施，具體如下： 6.1減少車輪尺寸差異。6.1.1針對兩邊主、被動輪的直徑存在不同程度誤差的現(xiàn)象， 在生產(chǎn)條件允許的情況下，杜絕更換個別車輪的現(xiàn)象，利用定修時間進(jìn)行整體一起更換，防止人為原因造成車輪直徑誤差過大的狀況。一般情

19、況下是一對主動車輪直徑超過其直徑的0.2，被動車輪超過0.5時，應(yīng)檢查基本尺寸，其主動輪與被動輪直徑差應(yīng)控制在3內(nèi)。6.1.2針對車輪的踏面寬度尺寸不一、誤差較大的情況， 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，禁止使用尺寸不一，型號不同的車輪。就煉鋼廠原料跨起重機(jī)而言， 要求統(tǒng)一使用車輪輪緣尺寸為150mm的規(guī)格，杜絕因備件原因造成車輪踏面寬度不一，造成輪緣受力不均，引起車輪啃軌的情況發(fā)生。6.2調(diào)整軌道。6.2.1針對兩根軌道基礎(chǔ)面相對標(biāo)高誤差過大的狀況， 采用加墊板法來調(diào)整，選用普通鋼板，其厚度按軌道實測高低誤差選定，墊板要求表面平整、無凹凸，外形尺寸寬度不得超過軌道壓板20mm，軌道下面要填實，不得有懸空現(xiàn)象，用帶

20、螺栓的壓板固定在下面梁上。6.2.2針對軌道斷裂后的處理措施不當(dāng)，造成軌道壽命低下的問題， 進(jìn)行了技術(shù)上的改進(jìn)，這種方法主要是對軌道采取橫行、縱向固定，不需要對軌道接頭進(jìn)行焊接，既安全、可靠，又簡單易行效果好，更換一次一般只需要1 .5小時。自改進(jìn)以來，軌道壽命從先前的24小時提高到了10個月（圖12、圖13）：6.2.2.1采用軌道鑲?cè)氪胧?，新更換的軌道長度一般取400mm（因為軌道兩卡板之間的間距為300mm），接頭縫隙要求2.0mm。6.2.2.2為盡可能保證兩端軌道的水平高度一致，采用舊軌道（以前換下的軌道，取其完整的一段），并切割成長度為400mm的標(biāo)準(zhǔn)備件，當(dāng)更換時可直接將原來斷裂

21、處割去400mm，然后，將新軌鑲?cè)搿?.2.2.3在新更換的軌道下表面割2個對稱的燕尾槽，將定位塊（1006030）鑲?cè)胙辔膊蹆?nèi)，并將定位塊焊接在軌道基礎(chǔ)梁上，以防止軌道產(chǎn)生位移。6.2.2.4清除殘渣，保證軌道基礎(chǔ)面干凈，對新軌基礎(chǔ)面必須墊平墊實。從而防止斷裂處軌道的下部未墊實或端部上翹。6.2.2.5當(dāng)更換局部軌道時，用四塊夾板對軌道兩端的接頭進(jìn)行夾持，從而防止軌道在水平方向上產(chǎn)生錯位。 圖12：軌道斷裂后的處理模式（主視圖）圖13：軌道斷裂后的處理模式（左視圖）6結(jié)束語通過對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)大車運行軌道進(jìn)行了修復(fù)，同時也對軌道斷裂后的處理措施不當(dāng)，造成軌道壽命低下的問題進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)過復(fù)檢，同截面兩根軌道高低誤差合乎使用標(biāo)準(zhǔn)，軌道斷裂后所采取的處理措施也符合現(xiàn)場實際情況，有很強(qiáng)的實用性，啃軌現(xiàn)象得到根本解決，設(shè)備運行狀況良好，減少了維修次數(shù)，降低了備件消耗，自2007年10月至2008年10月該區(qū)域的5臺200噸起重機(jī)僅有2套車輪因啃軌原因造成報廢，相比之前每年可少更換76套，為企業(yè)節(jié)約98.8萬元/年，也為生產(chǎn)順行提供了強(qiáng)有力的設(shè)備支撐。通過對橋式起重機(jī)車輪啃軌的表現(xiàn)形式、原因分析及不良后果等綜合論述，并對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn)實際情況， 進(jìn)行了全面調(diào)查，在對車輪及軌道等因素進(jìn)行取證分析的基礎(chǔ)上，對起重機(jī)啃軌的主要問題提