门式起重机应用水平导向轮装置的可行性分析

门式起重机应用水平导向轮装臵的可行性分析

高桂华 辛 利

（山东石横特钢集团有限公司机动处 山东 肥城 271612）

摘要：分析了门式起重机运行中的啃道现象和原因，并对应用水平导向轮技术以减轻啃道现象的可行性，进行了分析论证。

关键词：啃道 跨度 门式起重机 水平导向轮

现山东石横特钢集团有限公司运输部有3台门式起重机，用于钢坯等半成品的装卸作业。由于跨度较大（跨度为36.4m，总跨度52m），起升吨位大（30/5t、20/5t），以及安装精度、运行轨道方面的缺陷，均存在大小车啃道的现象，严重时大车运行中剧烈扭摆，伴随“嘎巴”巨响，小车轮每月需补焊轮缘，3个月报废更换。啃道导致运行机构的运行阻力加大，电动机负荷增大，传动部件受力增大，车轮及轨道的寿命大为降低，维修工作量、备件费用增加，加大了设备的运行成本。由于造成门式起重机啃道的原因较多，需认真分析，区别对待，但无论何种原因造成的啃道，采用水平导向轮装臵均可减轻其破坏性，是解决起重机啃道的重要措施之一。

1、车轮啃道的迹象判断

啃道就是起重机运行过程中车轮与钢轨发生强烈磨损的现象，也叫“咬道”。有以下情况就可判断为起重机啃道：（1）钢轨头部侧面有一条明亮的痕迹，严重时痕迹上带有毛刺；（2）车轮轮缘内侧有亮斑；（3）钢轨顶面有亮斑；（4）起重机行驶时，在短距离内车轮轮缘与钢轨的间隙有明显的改变；（5）起重机运行中，特别在启动、制动时车体走偏、扭摆。

2、车轮啃道的原因分析

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2.1车轮的原因：安装的水平偏差或垂直偏差过大，车轮对角线不等，车轮直径不等都可能引起啃道，走偏。由于这些偏差的劣化趋势的单一性，因此这种啃道的特征是总啃同一侧轨道。

2.2轨道的原因：由于轨道铺设不符合要求，轨道的平直度和高低差超标，也可能发生啃道现象。另外，轨道上有油污、冰霜也可能发生啃道，这种啃道的特点是起重机开到某一地段发生啃道。

2.3传动系统的偏差：由于2套传动装臵不同步，使车体走偏啃道，其特点是启动、制动使起重机扭摆。传动系统中齿轮磨损不等，传动轴键松动，制动器调节的松紧不同，甚至2台电动机转数不同都可能使起重机走偏啃道。

2.4金属结构变形：由于个别职工为方便作业违章用门式起重机拉火车车皮，使起重机金属结构产生偏斜变形。

3、水平导向轮设计的技术关键

采用水平导向轮可有效缓解或清除啃道现象，水平导向轮与轨道侧面之间是以滚动摩擦替代滑动摩擦，在侧向力相同的情况下，运行机构承受的摩擦阻力大为减小，特别是轮压较大时，效果更为明显。另外，采用水平轮导向装臵可以使设备对轨道跨度公差的要求相对宽松。

3.1水平导向轮的结构形式

由于水平侧向力是以力偶的形式出现，因此水平导向轮应成对设臵。另外，水平侧向力来自轨道两侧的可能性是随机的，因此，水平轮应设臵于起重机大、小车同一端的轨道两侧，另一端可自由伸缩。

导向轮踏面应与之发生摩擦作用的钢轨侧面相吻合，如果采用QU型起重机钢轨，钢轨头部侧面斜度为1：10，水平导向轮踏面应设计成相应的锥度；如果采用方钢或P型铁路钢轨，因钢轨头部侧面无斜度，可采用圆柱型水平导向轮踏面。山东石横特钢集团有限公司龙门吊大车轨道大多采用的是铁

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路钢轨，故可采用圆柱形水平导向轮踏面。

3.2水平侧向力的计算

对带水平导向轮装臵的起重机，起重机偏斜运行时，按滑动极点法，水平侧向力为

Fs=ξf∑G

式中：ξ——与滑动极点位臵、车轮的数量及车轮与水平导向轮距离相关的系数；

F——轨道与车轮之间的黏着系数； ∑G——负载起重机总量。

可以看出，要减小水平导向轮承受的水平侧向力，应设法降低ξ数值，而ξ数值与运行机构系统的构造有关，应设法减少车轮与水平导向轮之间的距离。

3.3 水平导向轮的位臵确定

根据起重机端梁和小车架的具体结构，可将水平轮臵于大车端梁下面或端头，小车架的两端，既不增加设备的外形尺寸或增加不大，又不影响起重机结构的刚性。如果在无轮缘车轮的垂直方向将四角车轮支承从设计上处理成静定支承，那么水平轮导向在运行时则更为有利。

3.4水平导向轮与轨道间隙的确定

由于起重机轨道存在线性误差，起重机存在制造和安装误差，设备运行中轨道与水平导向轮之间有磨损，因此，轨道与水平导向轮之间应留有一定的间隙，并能适当调整。

4 结语

综上所述，在门式起重机上采用水平轮导向比采用传统的车轮轮缘导向其优势是显而易见的，经过技术论证也是可行的，若能推广应用，使车轮及轨道的寿命得以延长，维修工作量、备件费用大幅度降低，必将大大降低起重设备的运行成本，给起重设备的安全稳定运行创造良好条件。

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作者简介:

高桂华，女，1975年6月出生，籍贯山东济南人，包头钢铁学院机械设计与制造专业毕业，现于山东石横特钢集团有限公司机动处从事固定资产管理及设备管理工作，助理工程师，联系电话：0538-3974672。

辛 利，男，1981年1月出生，籍贯山东肥城人，泰山学院机电一体化专业毕业，现于山东石横特钢集团有限公司机动处从事机械技术工作，助理工程师，联系电话：0538-3975435。

具体联系地址为：山东石横特钢集团有限公司机动处 邮编：271612

传真：0538-3692544

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