大型起重機車輪平衡架用的軸端固定裝置

秦 毅

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

有軌式車輪裝置是起重機常見的運行支承裝置，這種裝置承載能力大，運行阻力小，制造和維護費用少，是起重機上關鍵的零部件。受基礎構造的限制，常采用增加車輪數目的方法來降低輪壓，為使各個車輪所受輪壓相等，國內外多采用平衡梁的方法。平衡梁單獨加工制作，裝配時通過平衡軸將其與橋架進行連接固定。該平衡軸受力較復雜，本文結合傳統的軸端擋板結構，進行設計改進，提出一種新型的軸端固定裝置。

1 傳統軸端擋板結構形式

在起重機械中，有很多軸類零件與部件進行鉸接，應用非常廣泛，其形式也多種多樣。常用軸端擋板的結構形式有以下幾種。

1.1 矩形雙孔擋板

矩形雙孔擋板如圖1所示，矩形板上鉆有2個螺栓孔，在軸的固定端需要開有1個槽，擋板卡入槽內并用2個螺栓緊固即可鎖緊軸類零件。矩形雙孔擋板的設計和尺寸選擇通常參考標準JB/ZQ 4348，適用于無軸向載荷的固定[1-2]。

圖1 矩形雙孔擋板簡圖

1.2 梨形擋板

梨形擋板如圖2所示，擋板上開有一大一小2個孔，其大孔與軸配合并焊接在一起，在小孔中用螺栓對整個軸進行固定。這種結構可有效限制軸的軸向移動和旋轉。若軸承受轉矩太大而緊固螺栓不能滿足剪切強度，易發生緊固螺栓被剪斷，導致軸的鎖緊失效。

圖2 梨形擋板簡圖

1.3 單孔軸套

單孔軸套如圖3所示，軸套裝入軸的固定端，其上的徑向孔與軸的徑向孔對準，然后用螺栓貫穿軸和軸套的徑向孔進行緊固，依靠軸套與安裝座平面之間的接觸限制軸的軸向移動，但摩擦力會使軸隨著旋轉部件而旋轉。

圖3 單孔軸套簡圖

1.4 圓形軸端壓環

圓形軸端壓環如下頁圖4所示，壓環的內孔壓在軸的軸肩上，壓環用螺栓緊固在安裝座上。這種結構需要在軸的兩端同時采用該結構才能進行軸向移動的限制，不能進行軸的旋轉限制。

圖4 圓形軸端壓環簡圖

2 平衡軸受力分析

當起重機或小車做穩定狀態的縱向或橫向運動時，車輪的輪緣將起到導向的作用，導向的反作用將會對起重機產生水平側向載荷。若起重機采用多車輪支撐，水平側向載荷將首先會傳遞到多車輪的支撐的平衡軸上，如圖5所示。這就要求軸的固定裝置能夠承受平衡軸傳遞的軸向水平力。

圖5 平衡軸受力分析簡圖

起重機正常工作時，起重機自重和起吊重物帶來的壓力會通過平衡軸傳遞到車輪上，此時平衡軸僅受壓力，軸端固定裝置不受力；當多車輪平衡架在安裝或檢修時，由于多車輪平衡架和平衡架支撐是分開的，多車輪平衡架和平衡軸本身產生的重力是向下的，這部分的力需要軸的固定裝置來承受，也就是要求軸的固定裝置能夠承受拉力，而不承受壓力。

3 軸端固定裝置的設計

平衡架支撐和多車輪平衡架分別加工有半圓環狀凹槽，卡環安裝在平衡架支撐和多車輪平衡架共同組成的環形槽中，用于將平衡架支撐和多車輪平衡架組成一個整體，在安裝檢修時，卡環能夠承受多車輪平衡架和平衡軸產生的重力；兩個半圓環擋板首先作為一個整體進行加工，圓環擋板上加工有螺紋孔；平衡軸的軸面開設有環形槽，這種環槽式平衡軸在安裝時沒有方向性，平衡軸就位后即可直接卡入兩個半圓環擋板；軸端固定環上加工有圓孔，套裝在平衡軸上；螺栓墊圈將軸端固定環和兩個半圓環擋板固定在一起，可以防止半圓環擋板掉落；半圓環擋板安裝在平衡軸兩端的環形槽中，既可以實現銷軸的軸擋固定，又可以防止卡環的水平竄動；兩個半圓環擋板組成圓環擋板可以均勻地承受軸向載荷，而不會由于受力不均勻而導致軸的鎖緊失效，見圖6。

圖6 平衡軸軸端固定裝置簡圖

4 結語

該軸端固定裝置能夠承受較大的軸向載荷和向下的徑向載荷，其具有結構簡單、加工安裝拆卸方便、投資小、安全性高等的優點，改變了軸端固定的結構形式，可以廣泛應用到各個行業中，值得推廣應用。