車輪組45°剖分軸承座的結構改進優化設計

趙波 馬燕 王國濱 李富榮 夏萍

摘要：針對45°剖分軸承座結構安裝拆卸車輪組方便，但加工精度、工藝要求及成本高，安裝使用后出現狀況不容易調整的問題，對軸承座進行改進和優化，增強其實用性和易于制作加工，降低成本。

關鍵詞：結構改進 優化設計 增強實用和適應性 降低成本

在工業各行業中，起重機作為普遍和重要生產設備，其工作環境惡劣，作業效率高，特別在冶金行業吊運冶煉熾熱液態金屬包時，要求高空和連續作業，正常的日常必須維護都有時間限制，在空中拆裝和調整車輪組時就需起重機停止工作才能為之，時間長將影響整條生產線停產停工。

以前起重機通常采用角型軸承箱的車輪組。這種軸承箱與端梁彎板用螺栓及調整墊連接，可較大量的調整起重機的輪距、垂直度及水平偏斜，裝配車輪的小車架或橋架端梁不需要機械加工，只需按尺寸焊接成型即可。但更換車輪組時，需要反復調整找正以彌補焊接結構帶來的誤差。做業時間長空中作業危險高，還要整個生產線停工停產，影響大。

引進的國外45°剖分車輪組具有不需找正更換快捷的特點，使其在起重機使用界得到追捧和流行，但其毛坯45°剖分軸承座需與小車架或橋架端梁焊為一體，整體找平后一起加工鏜孔，以加工找正來彌補整體鉚焊結構的各種誤差。尺寸小的臺車、輪距和基距都小的小車架還不需要比較大的機床來加工。對于未采用臺車的橋吊端梁或門吊的下橫梁及大噸位大起升高度的小車架，一般輪距都比較大，而且本身是焊接件，如果鏜孔的話，需要特大型機床才能加工。還需要設置加工基準，加工困難，成本高，費工費時。即使這樣起重機在工作過程中，在載荷作用下，主梁和端梁會產生一定的變形，加工裝配出的精度也不能保持不變，因此也不能保證車輪的垂直和水平偏斜要求。國內中小型起重機生產企業一般都不具備這種鋼結構件整體加工的設備和能力。用戶要求又得滿足，多數生產企業只能將軸承座先加工好后再進行調整裝配焊接。焊接的局部受熱變形及調整和工裝工藝等不到位因素，焊后的車輪輪距、對角線及車輪垂直度、水平偏斜等任然存在著較大的誤差。在使用過程中雖具有了更換拆裝快捷的優點，但其輪距;垂直度等公差已無法調整，承載使用后結構又產生一定的變形量，累計誤差使大車輪易產生啃軌及三點落地等現象。這種先天缺陷，很難再矯正。車輪組易出現故障，使起重機帶病運行作業，存在著嚴重的安全隱患。

一、兩種起重機車輪組的結構特點

（一）通用直角型軸承箱的車輪組的結構特點

這種軸承箱與小車架或端梁彎板用螺栓及調整墊連接，由車輪墊板定位起重機的軌距，調整墊調整起重機的水平偏斜和垂直度，軌距調整量可達20mm左右。車輪和車架各自按照各自的標準去制作，互不干涉，節省時間和加工費用。但在每次拆卸更換車輪組時，都需要從新定位找正和反復調整調整墊，以彌補鉚焊結構的制作和各種變形誤差。空中作業時間長且危險，使安裝車輪組較費時。

（二）450剖分車輪組的應用結構特點

450剖分車輪組，在安裝和拆卸時不需要調整，方便省時。但其半環形軸承座要與橋架端梁或小車架焊接一體后，整體上機床進行軸承座加工，才能保證其安裝精度要求。橋架和小車架體積龐大，得整體找平一起加工軸承座，對加工設備的加工能力要求高，成本高。45°剖分車輪組安裝好后，軸承帶偏心套的車輪水平和垂直度可以視偏心套的偏心量微量調整。無偏心套的將無法調整（靠加工保證），軌道跨距方向調整量不大于5mm，調整量很小。對于未采用臺車的橋吊端梁或門吊的下橫梁，一般輪距都比較大，而且本身是焊接件，如果鏜孔的話，還需要設置加工基準，即使這樣在工作過程中，在載荷作用下，主梁和端梁會產生一定的變形，加工裝配出的精度也不能保持不變，因此也不能保證車輪的垂直和水平偏斜要求。起重機使用后，橋架結構和小車架承載受力或釋放自身內應力結構產生一定變形，會出現車輪三點落地或車輪啃軌現象。起重機使用中發生啃軌或三點落地后，結構已經定型只能調整車輪組。出現這類問題后，起重機使用單位與生產制造企業都無法解決。起重機不能正常使用而影響生產，給雙方帶來較大的經濟損失，甚至訴諸法律。

二、改進和優化設計

本著為起重機生產企業和起重機使用單位二者著想，通過研究分析以上通用直角型軸承箱和45°剖分車輪組軸承箱的優點和缺點，使二者摒棄各自的缺點，優點完美結合，優化和改進結構設計出新軸承座。

此種結構將通用直角型軸承箱車輪組和45°剖分軸承箱車輪組的軸承箱優點很好的結合起來，新設計的軸承箱，在使用過程中即繼承了45°剖分車輪組安裝拆卸維護維修簡便省時。同時又具備通用直角型軸承箱車輪組的車輪和車架各自按照各自的標準去制作，互不干涉，節省時間和加工費用。通過定位墊板和調整墊的調整，使車輪組的水平和垂直度都可以調整，定位墊板使起重機車輪距調節范圍在20mm左右。新設計的車輪組軸承座更適應實際的生產過程，加工容易成本底，維護和更換也方便快捷。

三、結語

新設計的車輪組軸承箱能夠適應實際的生產過程，安裝維護快捷方便，制造成本低，起重機運行更安全可靠。

參考文獻：

[1]起重機設計手冊 《起重機設計手冊》編寫組，機械工業出版社，1980.

[2]起重機課程設計 北京鋼鐵學院編，冶金工業出版社，1982

[3]JB/T 6392.2-（2008）? 起重機車輪 技術條件.

[4]GB/T 7688. 1-1995 冶金起重機技術條件? 通用技術條件.

[5]GB/T 7688. 15-1999 冶金起重機技術條件 鑄造起重機.

[6]機械設計手冊? 機械工業出版社.

（作者簡介：[1]趙波，高級工程師，作者單位：銀川能源學院機械與汽車工程學院;研究方向：機械設計。[2]夏萍（通訊作者），高級工程師，作者單位：銀川科安特起重機制造有限公司研發部;研究方向：起重機設計;[3]馬燕，高級工程師，作者單位：銀川科安特起重機制造有限公司研發部;研究方向：機械設計;[4]王國斌，工程師，作者單位：銀川能源學院機械與汽車工程學院;研究方向：金屬材料;[5]李富榮，工程師，作者單位：銀川能源學院機械與汽車工程學院;研究方向：機械設計。）