淺談起重機車輪調整參數(shù)與啃軌的關系

侯紅軍　盧秀芹

摘要：啃軌對起重機危害很大，易造成車輪軌道磨損，增加運行阻力，電機負荷增大甚至燒毀等。因此，有效的解決啃軌問題，是延長設備使用壽命的重要方法，本文通過數(shù)學模型理論分析，進行闡述車輪調整參數(shù)所導致的尺寸變化對啃軌的影響。

關鍵詞：橋、門式起重機；啃軌；車輪影響；常見故障；排除方法

前言：

什么是“啃軌”？

當起重機在運行中車輪與軌道產(chǎn)生橫向滑動，車輪輪緣與軌道擠緊，增大了兩者之間的摩擦，致使輪緣和道軌磨損，這種現(xiàn)象就叫“啃軌”。起重機運行時多少都會出現(xiàn)不同程度的啃軌現(xiàn)象，影響設備安全使用。因此，正確及時判斷是否出現(xiàn)啃軌故障，對提高設備利用率、降低維修費用以及安全生產(chǎn)意義重大。

車輪啃軌對起重機危害很多，例如，車輪軌道磨損出現(xiàn)，縮短使用壽命，增加運行阻力，影響減速機運轉，電機負荷增大，甚至出現(xiàn)燒電機，斷軸現(xiàn)象引起起重機震動沖擊；嚴重時會使負荷擺動過大，產(chǎn)生脫軌，發(fā)生人身或設備安全事故。

啃軌現(xiàn)象分析

1、啃軌現(xiàn)象的表現(xiàn)

1）道軌側面或車輪輪緣內側有摩擦痕跡，嚴重時產(chǎn)生毛刺或掉鐵屑。

2）在短距內輪緣與軌道間隙有明顯的變化。

3）車體產(chǎn)生偏斜車輪走偏，有響亮的啃軌聲。

4）啃軌嚴重時，會發(fā)出撞擊聲，甚至出現(xiàn)爬軌。

2、啃軌造成的后果

1）縮短車輪壽命。嚴重的只能使用1-2年，特別嚴重的僅使用1-3個月。

2）加快軌道的磨損。啃軌產(chǎn)生的大側向力，能使軌道位置偏移。

3）增大運行阻力，增加電機功率消耗和機構的傳動負載。

啃軌原因分析

由于啃軌原因的多樣性，因此不可能進行全面的解決與分析，因此我們從車輪方面的影響入手分析，來簡單了解車輪幾何尺寸，位置對啃軌的影響程度。

1、主動車輪輪徑不同

車輪的加工均有公差范圍，因此兩個主動車輪輪徑存在加工誤差時，勢必存在加工誤差d，因此每轉一圈行走距離不等，直徑大的一側逐漸靠前，終使車體歪斜，從而產(chǎn)生啃軌。

以QD5-31.5 A5的產(chǎn)品為例，跨度31.5m，大車車輪直徑500mm（偏差范圍：-0.155mm-0nnn），小車軌距1.4m，小車車輪直徑250nnn（偏差范圍：-0.115mm-0nnn）。以誤差極限取值，車輪每轉一圈，大車（橋架）兩側車輪相差0.155π=0.4869mm，靠前量所形成的夾角α值為：tgα=0.4869/31500=0.15457/10000；同理計算，小車（架）兩側車輪相差0.115π=0.3613mm，靠前量所形成的夾角β值為：tgβ=0.3613/1400=2.58071/10000。

依據(jù)GB/T14405-2011，以M5-M7工作級別（鏜孔），取值范圍為：≤0.0004判斷，當大車輪運行超過3圈，小車輪運行超過2圈即可抵消車輪的預設水平夾角而造成啃軌。

2、四個車輪的位置不當

即四角不是矩形，同側兩車輪中心不在一條線上，無論時主動輪還是被動輪，車輪偏斜都會造成啃軌。

車輪呈平行四邊形，軌距相等，對角線D₁>D₂時，絕對矩形面積減小，車輪軌距尺寸同時變小（基距不變），從而稀釋掉部分偏差，當尺寸小于軌距的尺寸時，極易造成啃過，并且啃軌的位置在對角線較小的兩個車輪上。

車輪呈梯形，軌距不等，對角線D₁=D₂（或相近）時，同樣絕對矩形面積減小，車輪軌距以小尺寸為準，當尺寸小于軌距的位置時造成啃過，啃軌的位置在軌距較小的兩個車輪上；若此時兩主動輪水平夾角不一致（或相差較大），則還會出現(xiàn)車架旋轉，最終軌距較大一端的一個車輪也會出現(xiàn)啃軌。

3、車輪的水平偏斜超差

車輪的水平偏斜，即踏面中心線與道軌中心線在水平面上形成的夾角。這是車輪速度V可以分解為兩個方向的速度，一個是平行于車輪道軌的速度Vx，此力使車輪向前運行；另一個是垂直于車輪道軌的速度Vy，此力使車輪產(chǎn)生橫向滑動，如果速度Vy過大，且沒有足夠的間隙來克服橫向滑動的距離（如果在整條道軌上往返多次運行后，任意位置時仍有間隙，且對稱時，則不會產(chǎn)生啃軌），則極易造成啃軌。

通常情況下，以跨度方向的兩個車輪夾角形成“/＼”、“＼/”、“||”三種，兩兩結合，可形成多種組合，本文以“內八字”（主動側、被動側，車輪夾角均在內側）為討論樣本。

當夾角調整完畢后，夾角調整分別為：主動車輪1為α₁、主動車輪2為α₂、被動車輪1為β₁、被動車輪2為β₂（α為主動軸，β為被動軸；1、2各據(jù)一側）。根據(jù)α₁-α₂和β₁-β₂與“0”的關系（設差值>0、=0或者<0），計算產(chǎn)生的運動情況，最終總結有三種可能：

1）向一個方向平移；在往返運動后，由于側向力（合力）的作用，單沿車輪時，啃軌的位置在一側導軌的外側；雙沿車輪時，啃軌的位置在一側道軌的外側和另一側道軌的內側，且同一軌道側的車輪同時啃軌（取決于車輪與軌道的間隙）。長度由α₁-α₂或β₁-β₂的大小決定（由于兩個相差較小，故忽略差異，僅考略與“0”的大小差異）。運行軌道測的軌距與車輪測的軌距差：S'=（B-b+△S）/2；啃軌長度為：S-[S/tg（α₁-α₂]或S-[S/tg（β₁-β₂）]。

其中：△S：為車輪測量軌距偏差

B：為車輪厚度

b：為道軌頭寬尺寸

S：為運行軌道長度

2）以一軸中心為圓心旋轉；在往返運動后，由于側向力（合力）的作用，由于側向力（合力）的作用，單沿車輪時，啃軌的位置在一側導軌的外側；雙沿車輪時，啃軌的位置在一側道軌的外側和另一側道軌的內側（同上），且非圓心軸（兩車輪夾角差不等于零的軸）的車輪啃軌，啃軌長度，計算方法同上。

3）以車架中心為圓心旋轉。在往返運動后，由于側向力（合力）的作用，單沿車輪時，啃軌的位置在一側導軌的外側，而另一側道軌啃軌側在里面；雙沿車輪時，兩條道軌的兩側均有啃軌的痕跡。由于兩側（基距方向）車輪夾角差值相反，故啃軌長度為：S-S'/tg[（α₁-α₂）+（β₁-β₂）]

其他啃軌現(xiàn)象

很多多種原因都能造成啃軌，因此不僅僅是只有上述問題造成的啃軌，更多的還是要結合實際工作現(xiàn)場解決，如：

1、裝配問題和加工誤差造成的啃軌

1）兩組車輪裝配松緊度不一致

2）兩側車輪傳動電機轉速、減速機速比不同等

3）兩端機組制動器調整的松緊度不同

4）安裝軌道的梁（機構件）水平彎曲太大

2、操作不合理

1）經(jīng)常使用一側，使該側輪壓長時間保持高位，致使阻力大

2）啟動或停止操作過猛，使車輪空轉打滑

3、梁（機構件）變形

1）主梁橋架旁彎、端梁水平彎曲、對角線長度超差等

2）主梁橋架垂直下?lián)稀④囕喆怪逼背?/p>

總之，對待啃軌問題要不斷積累經(jīng)驗，并結合實際情況，實際工況進行調整，更多的還是依據(jù)個人的經(jīng)驗，因此對個人來說，要不斷的學習，提升解決問題的能力。