橋式起重機大車啃軌

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1、評審論文 橋式起重機大車啃軌現(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重的問題，啃軌的原因 有許多，本文從橋式起重機啃軌的判定條件、啃軌的原因分析、啃軌造成的不良 后果等進行了綜合論述。針對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn) 實際情況， 進行了全面調(diào)查，對車輪及軌道等因素進行了取證分析，在綜合分析 的基礎(chǔ)上，對起重機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 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

2、重機在線使用， 其中 200 噸及以 上噸位的橋式起重機擁有 23 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 噸起重機運行軌道 啃軌嚴重 , 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)濟損失120.9萬元，如果考慮 增減更換頻次所需要的人工、機具等，損失會更大。這一問題的出現(xiàn)， 不擔增加了設(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 非常頻繁和嚴重的。為弄清原因，降低消耗，提高設(shè)備開動率

3、，本人 就起重機啃軌這一現(xiàn)象進行了系統(tǒng)分析，并提出改進措施。 2啃軌現(xiàn)象的表現(xiàn)形式 橋式起重機車輪在專用的軌道上運行，起重機軌道用來支撐起重機的 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向點。 車輪 圖1 啃軌現(xiàn)象的主要表現(xiàn)形式： 1.1 軌道側(cè)面與車輪內(nèi)側(cè)有斑痕，嚴重的有毛刺或掉鐵屑 1.2 在行駛時，短距離內(nèi)輪緣

4、與軌道間隙有明顯改變。 1.3 運行中，車體歪斜，車輪走偏。 1.4 大車運行時會發(fā)出“嘶嘶”的啃軌聲，嚴重時會發(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。一般情況下，重量（A 6-A 8）冶金橋式起重機車 輪可使用 4 年以上。如果啃軌嚴重，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。起重機的運行 啃軌，必然產(chǎn)生水平側(cè)向力。這種側(cè)向力將導致軌道橫向位移，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)

5、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。嚴重的啃軌會使起重 機軌道嚴重磨損，導致行車運行時和車輪接觸不好而不能使用，橋式 起重機屬高空作業(yè)，在運行中，特別是當軌道接頭間隙過大時，極易 造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。增加了電機的功率消耗和機構(gòu)的傳動負荷。 4 啃軌的原因分析 在正常運行情況下，起重機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

6、踏面中間， 造成車體偏斜。當車體偏斜時，起重機的一側(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，當車體偏斜時， 整個起重機靠著軌道一側(cè)接觸而行走，因此造成了車輪輪緣與軌道間 的一側(cè)強行接觸，并使車輪和軌道嚴重磨損，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

7、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 軌， 主要原因如下： 4 ． 1 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W 5%,踏面磨損W1.5% ,踏面無麻點，則車輪合乎使用標準。 4.1

8、.1 當兩邊主、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，車輪位置呈平彳f四邊形，對角線 A1>A2,啃軌 車輪在對角線位置。 4.1.2.3 如圖3所示，車輪位置呈梯形，啃軌位置在同一軸線上，L1

9、 圖2啃軌現(xiàn)象之一 L1 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，當向一個方向運行時，車輪 啃軌道的一側(cè)，當反向運行時，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)象較為嚴重。 科 i J .? * : 一口 圈 ! ! 圖4啃軌現(xiàn)象之三 0 白 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)生不同的阻力，從 而驅(qū)動電機不

10、同步，造成車體傾斜。 (2)兩邊電機轉(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)傳動機構(gòu)的齒輪間隙不同，機構(gòu)的鍵松動，使機構(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，軌道標高超差會 使車體偏向一側(cè)。 (7)車輪裝錯方向。 4. 2 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高誤差超標等，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

11、過大，當超出跨度公差時， 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。 4.2.2 由于地基不平造成的兩根軌道相對標高誤差過大。 《檢規(guī)》中規(guī) 定相對標高誤差不超過 10mm。這種情況可使起重機在運行中產(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 4.2.3 軌道安裝“八”字形。軌

12、道安裝不規(guī)范，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8 4.2.4 軌距發(fā)生變化。起重機橋架結(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）?！稒z規(guī)》中規(guī)定主糧跨中下?lián)线_到 S/700時，如不能修復 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，

13、 還有其它一些原因也能引 起啃軌，如：分別驅(qū)動的大車運行機構(gòu)中兩臺或四臺電機不同步，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軌道實際狀況 5.1 原料跨起重機軌道及起重機參數(shù) 5.1.1 軌道參數(shù) 軌道標高： 21 米，軌道跨距 25 米，軌道型號 QU120 ，廠房建設(shè) 年代 1970 年（ 1994

14、年、 2005 年先后進行過維修加固） ， 廠房長度 285 米。 5.1.2 起重機參數(shù)（ 200 噸） 動力電源為三相 AC380V50Hz ； 卷揚起升速度 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W71.6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V型偏軌箱形梁；端梁采用較接式；生產(chǎn)廠家（2#-5#起重機）為太 原起重機廠， 1#為大連起重機廠；用途為吊運鋼水罐等； 1#200 噸起 重機 2001 年投入使用

15、， 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W800C,粉塵濃度大，該跨供5臺200噸起重 機及 2 臺 32 噸起重機使用；該跨生產(chǎn)能力 540 萬噸鋼 / 年。 5.2 對影響啃軌因素進行檢測 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 噸橋式起重機的車輪 分別進行了檢測，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，起重機作業(yè)頻率很高（A 90%）,生產(chǎn)節(jié)奏較快，加之設(shè)備“點檢 定修制

16、”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 徑誤差嚴重超標，新上的車輪直徑為。600+0.5。，而在線使用的舊車輪 直徑在。580-0.40?。595+0.50之間，這已經(jīng)嚴重超過《檢規(guī)》＜ 6mm的 標準。 5.2.1.2 四個角的車輪位置基本上呈正四邊形，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+0.35? 170+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

17、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的運行軌道進行了檢測， 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)】=⑤.5mm ,而測得的最大△$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，加之運行的起重機達 7臺，這些因素使軌道的水平累計誤 差超標。 25006.5 24996 t T 圖9軌道安裝水平彎曲誤差 5.2.2.2 兩根軌道基礎(chǔ)面相對標高誤差過大

18、?，F(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)△h=15mm (見圖10),這大于《檢規(guī)》中規(guī)定的相對標高誤差不超過 10mm I 25000 圖10兩根軌道基礎(chǔ)面相對標高誤差 5.2.2.3 軌道的斷裂面之間間隙較大。間隙普遍在12?45mm之間，這 嚴重超過 N< Q/120) >D (車輪直徑)，即 NW Q/120) >600= 5mm o 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高誤差較大?！稒z規(guī)》中規(guī)定 的相對標高誤差不超過2mm，但實際測得的多處數(shù)據(jù)△ p=0.8 ~4.5mm 之間不等（見圖11）。這主要由于

19、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！ 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)定的相對標高誤差不超過 2.0mm，但實際測得的多處數(shù)據(jù)△ m=2.0~8.3mm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，造成軌道壽命低下。 目前新鋼銳煉鋼廠由于生產(chǎn)節(jié)奏緊張， 軌道的使用往往是超負核運 行，當軌道出現(xiàn)斷裂或者錯位等情況下，為了生產(chǎn)能夠得以延續(xù)，往 往是勉強運行，結(jié)果造成“失修”。在不得以的情況下或生產(chǎn)不緊張時才 進行更換，而且一般采取應(yīng)急維護或局部

20、更換。在更換時采用對軌道 接頭部位進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 改進措施 針對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機啃軌的原因， 結(jié)合生產(chǎn)實際情況， 在綜合分析的基礎(chǔ)上，對起重機啃軌的主要問題提出了整改措施，于 2007年6?10月期間進行了實施，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。一般情況 下

21、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 3mm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)范標準， 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

22、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， 造成軌道壽命低下的問題， 進 行了技術(shù)上的改進，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。自改進以來，軌道壽命從先前的W 24小時 提高到了 A10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w 2.0mm。 6.2.2.2 為盡可能保

23、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 的標準備件， 當更換時可直接將原來斷裂處割去 400mm ，然后，將新軌鑲?cè)搿? 6.2.2.3 在新更換的軌道下表面割2個對稱的燕尾梢，將定位塊（100X 60刈0）鑲?cè)胙辔采覂?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 當更換局部軌道時，用四塊夾板對軌道兩端的接頭進行夾持， 從而防止軌道在水平方向上產(chǎn)生錯位。 Q 12

24、 0軌逋 圖12:軌道斷裂后的處理模式（主視圖） 更操后的 軌道 圖13:軌道斷裂后的處理模式（左視圖） 6結(jié)束語 通過對新鋼鈕煉鋼廠原料跨起重機大車運行軌道進行了修復，同 時也對軌道斷裂后的處理措施不當，造成軌道壽命低下的問題進行了 改進。經(jīng)過復檢，同截面兩根軌道高低誤差合乎使用標準，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 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

25、.8 萬元 /年，也為生產(chǎn)順行提供了強有力的設(shè)備支撐。 通過對橋式起重機車輪啃軌的表現(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啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn)實 際情況， 進行了全面調(diào)查，在對車輪及軌道等因素進行取證分析的基 礎(chǔ)上，對起重機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。 參考文獻 [1]張質(zhì)文等主編.《起重機設(shè)計手冊》[M].中國鐵道部出版社，1998年 [2]陳立德等主編.《機械設(shè)計基礎(chǔ)》[M].高等教育出版社，2004年 [3]余維張主編.《起重機械檢修手冊》[M].中國電力出版社，1999年 [

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27、表在《冶金設(shè)備管理與維修》 2007 年第六期 4、 《提釩轉(zhuǎn)爐煙塵綜合治理探討》發(fā)表在《攀鋼技術(shù)》 2001 年第五期，排名第二 5、 1997 年至今多次在提釩煉鋼廠進行“橋式起重機的故障判斷及維護檢修”技術(shù)講 座 6、 2007 年 4 月在提釩煉鋼廠“登高架設(shè)起重工”技術(shù)比武中擔任評委 7、 1997 年至今，多次參與提釩煉鋼廠不同噸位橋式起重機改造方案的審查 8、 1997 年至今多次編寫各類型檢修項目的方案編制及組織實施 9、 2007 年 11 月編寫維檢中心檢修科各崗位的《崗位標準》 10、 、 2008 年上半年《精細化管理在檢修保產(chǎn)過程中的應(yīng)用》獲公司現(xiàn)代化管理成 果三等獎 11、 2008 年下半年《優(yōu)化檢修組織，提升檢修質(zhì)量和效率》獲公司現(xiàn)代化管理成 果三等獎 12、 、 2009 年被公司聘為“機械專業(yè)工程師” 13、 、 2009 年 3 月－ 5 月參與編寫維檢中心《設(shè)備維護技術(shù)規(guī)范》 21