基于案例的吊車卡軌原因分析及其處理方法研究

李小瑞 徐衛文 李 鑫

(武漢鋼鐵股份有限公司，湖北 武漢 430083)

1概論

橋式吊車在生產中占有重要的地位。吊車在運行中卡軌是最常見的故障之一，有統計資料表明，吊車運行6～10年有卡軌問題的占80%。吊車在運行中卡軌不僅加速了車輪的磨損，縮短了軌道的使用壽命，增加了維修費用，有時還使吊車不能正常運行，影響生產和使用安全。本文通過幾例橋式吊車卡軌案例來探討引起吊2車卡軌的原因及其處理方法。基礎不均勻沉降及水平位移引起的卡軌。案例一、某大型工具庫為露天單跨工業廠房，廠房跨度28.5m,柱距9m,軌頂標高10m,設有50t/10t,30t/5t吊車各一臺，鋼筋混凝土工字形柱，該廠房部分柱基礎建在深lOm的沖溝填土層上，建成投產5年后，柱子向內傾斜達61～83mm，最大為127mm,吊車運行時嚴重卡軌，吊車梁與柱的連接螺栓多次剪斷，大車軌道嚴重磨損，大車輪每隔二個月就得更換一次，影響正常生產。

案例二、某公司用鋼渣處理的廠房地基，廠房跨度28.5m,鋼筋混凝土矩形柱，柱距6m，軌頂標高13.2m，設有125t/75t橋吊一臺，15t磁力抓斗吊車兩臺，柱基礎建在厚6～12m的鋼渣墊層上，鋼渣墊層經過強夯處理，基礎埋置深度4.5m。該廠房正式投入使用不到2年，就開始出現吊車卡軌，繼而卡軌愈趨嚴重，測量結果表明，柱列大部分外傾、平移，最大傾移發生在廠房中部使用最頻繁的區段，傾斜加位移值達148mm。

吊車卡軌原因分析：基礎不均勻沉降及水平位移是這類卡軌的顯著特征。案例二卡軌的主要原因是生產過程中有很強的沖擊動能作用在地面上。生產時用磁力吊車吸取重7t的鐵錘距地面9m高后使之自由落下，砸在被破碎的鋼渣塊體上，達到破碎的目的。經計算建在松散材料鋼渣回填層上的基礎，正好處在落錘沖擊能影響范圍內，沖擊波的作用使得鋼渣層相互擠壓，推動基礎發生較大的水平位移。對橋式吊車運行影響最大，卡軌最嚴重的是承受吊車梁荷載的排架柱基礎不均勻沉降和水平位移，并引起排架柱產生內傾、外傾、平移等。遇到這種情況，調整軌道或調整吊車往往不能奏效。此時，需要進行糾偏、加固處理地基才能滿足吊車運行的要求，尤其是無屋蓋的露天廠房，更容易產生此類問題。

處理方法：經過對廠房柱基進行加壓糾偏加固，并對軌道重新調整，才使吊車運行恢復正常。針對這種情況采用挖孔灌注樁進行糾偏加固是有效的措施。對于柱內傾、外傾、平移引起吊車卡軌是容易判斷的，變形較大時，沿縱向觀察就可看出柱內傾或外傾的趨勢，然后進行精密測量，如用帶拉力器的鋼尺測量軌距，用水準儀對柱進行水平和垂直測量，再根據測量數據進行分析判斷。

上述兩例是吊車卡軌極端問題，在有蓋工業廠房，跨度的增大或減小，受屋面結構的約束。由于屋架的撐桿作用，柱子內傾或外傾后，跨距的變化不很大，吊車卡軌不嚴重，此時主要矛盾是相鄰柱基不均勻沉降沿縱向軌道高差較大，經常產生吊車爬坡溜車甚至出現三個輪子著地，—個輪子懸空的現象。處理這類問題，采取調整軌道和調整吊車梁就可解決。

另外，在生產中利用制動平臺堆放重物，引起吊車梁和軌道旁彎扭曲；以及吊車梁與柱子連接不牢固，也是造成吊車卡軌的原因。在冶金企業高爐、轉爐、加熱爐等高溫區域，經常可以見到吊車梁下撓扭曲產生卡軌。因此對直接受到高溫幅射的構件應采取隔熱措施，制動平臺上不允許堆放重物，防止吊車梁和軌道變形過大，影響吊車的運行。

3軌道連接不當引起的卡軌

軌道連接不當是吊車卡軌的又一重要原因。軌道連接不可靠，吊車運行時發生串動，常常引起卡軌，甚至出現斷軌現象。

案例三、某廠鋼筋混凝土吊車梁，固定軌道采用的是斜螺栓孔(見圖1)斜形螺栓孔橫向相對孔距在施工中形成的誤差超過了設計允許的范圍，螺栓帽緊貼在軌底邊緣，個別螺栓還處于軌道底的下面，吊車軌道的安裝無法進行。根據現場實際情況，設計改成在16mm厚的鋼墊板上塞焊螺桿固定。因焊縫長度不夠，連接很不可靠，所以吊車在正式投入使用不到一年時間，軌道連接脫焊松動，軌道蛇形串動，卡軌明顯但無規則，經多次對軌道和連接進行調整和補焊，仍不能保證吊車的正常運行。

圖1 斜形螺栓連接1一壓板；2焊牢

案例四、某廠散狀料廠房軌道連接采用槽鋼連接(見圖2)，吊車輪傳來的各種荷載通過軌道，傳給兩個并排槽鋼，再傳給混凝土吊車梁。使用初始階段，槽鋼內填充了木枕，在檢修中發現枕木破碎，就取消了木枕，因此，吊車的全部荷載及軌道等附件的重量，全部由槽鋼的四肢傳給梁上表面。該種連接方法缺點是槽鋼的腳肢容易嵌入混凝土中，使鋼筋混凝土吊車梁的翼緣破損，還會由于槽鋼嵌入混凝土深度的不同而使軌道歪斜，引起卡軌甚至斷軌。

圖2 槽鋼連接1一槽鋼；2—墊片

案例五、鉤頭螺栓連接(見圖3)，這種連接方式在新的設計中很少見，基本不采用了，原因是軌道固定的可靠度不夠，不適應軌道脹縮的需要，雖然采用該連接形式對軌道的校直方便，但當其受到較大的剎車力時容易使連接螺栓的彎鉤拉直松動，軌道串動幅度大。

圖3 鉤頭螺栓連接

軌道連接可靠性差，不僅使吊車運行時卡軌，而且會影響軌道和吊車梁的尺寸偏差。軌道的尺寸偏差對吊車梁結構的影響很大，必須給予充分的注意，重級工作制吊車的廠房每年應進行軌道垂直和水平測量，對連接普遍檢查一次；其它廠房2～3年檢查一次。要特別注意軌道接頭的連接狀況；若在軌道底設置低彈性模量的墊層，則要檢查墊層是否被擠出或老化。對于焊接長軌，要在冷熱季節檢查軌道有否斷裂或彎曲現象。

4吊車自身缺陷引起的卡軌

除上述建筑結構的原因引起吊車卡軌外，還有不可忽視的吊車自身的缺陷引起的卡軌。

案例六、某軋鋼廠46號吊車運行卡軌嚴重，經理論計算復核，吊車結構的強度及剛度設計均滿足要求，檢測查明吊車卡軌基本原因是：車輪安裝偏差大，如水平偏斜和垂直偏斜，特別是車輪與車輪組間的同位差，同時，小車軌和大車軌安裝精度存在嚴重缺陷等多方面原因長期累積造成。

某廠46號吊車測量結果與存在主要問題統計（表一、表二）

表一

表二

下面就吊車橋架、大車輪的缺陷引起卡軌的形式及檢查要點進行原因分析及處理方法進行探討：

1、橋式吊車由于設計、制造和使用方面不夠完善，在使用一段時間之后或吊車超設計能力使用后，吊車橋架產生永久性下撓變形，即主梁的位置不垂直于吊車軌道。若吊車橋架的剛度不夠，在吊重時亦會產生過大的撓度。這些都會引起大車卡軌，小車爬坡和溜車。長期不正常使用，危及設備和人身安全，造成軌道磨損加速，車輪輪緣超常磨損。吊車橋架的檢查方法：將小車置于橋架的中央，在無負荷狀態下(檢查橋架剛度是負荷狀態)用琴線或水準儀測定撓度。其標準是下撓小于跨距的1/800，否則需要矯正。修復的方法目前主要有火焰矯正法，假焊反變形法以及預應力法等。

2、大車輪精度和安裝不合要求時也會引起卡軌，當車輪與軌道不平行或橋吊兩車輪運行阻力不同時，車輪的輪緣向外倒，對軌道產生很大的側壓力。裝在同一軸線上的車輪，即使直徑差很小，由于回轉速度相同，直線速度差將越來越大，所以大直徑車輪比小直徑車輪多運行，產生以小車輪為中心的扭曲傾向，車輪有周期性的卡軌。此時，須對車輪踏面進行加工，使其直徑達到一致，對于驅動輪還必須兩輪一起更換，使直徑相等。橋式吊車大車輪的檢查要點，一是檢查車輪緣與軌道接觸的規律性，是否經常同邊接觸或兩側輪緣交替接觸，觀察橋吊蛇形的傾向。二是檢查車輪的兩則磨損是否一致。若車輪蛇形，則是車輪與軌道不平直，需要重新調整車輪。若吊車橋架呈棱形(斜行)，可認為車輪直徑不相等，則要更換或加工車輪踏畫。當磨損較輕，可采取在車輪上安裝布油器的方法減少磨擦。

3、冶金企業橋式吊車噸位很大，高達100～450t，作用在軌道上的側向力也就較大。設計規范中吊車的橫向剎車力是以橫向制動力T乘水平力加大系數X來確定的，按此式計算的吊車橫向剎車力往往偏小，由此產生的對軌道的推力不是引起軌道和連接損壞的主要原因。大量調查表明，吊車最大水平側向力主要來源于吊車行駛中的卡軌力，而卡軌力的大小，又取決于吊車橋架本身的剛度、橋架與車輪安裝尺寸的準確度、軌距的偏差以及軌道的高度差、軌道的歪斜程度、吊車的運行工作制等。軌道沿縱向的直線差也會導致吊車水平力的增加。所以卡軌力是使軌道和連接早期損壞的決定因素，必須充分重視。

總結分析

吊車卡軌在工業企業，特別是冶金企業生產中較為普遍，本文通過工程實例對引起吊車卡軌的原因進行了分析，并根據生產過程中的實際經驗對此類問題的處理方法進行探討。

[1]王福剛，王嘯.某廠房吊車卡軌原因檢測[J].工業安全與環保，2002，9.

[2]GB50017-2003.鋼,結構設計規范[S].