桥式起重机车轮啃轨的原因分析及对策

国家职业资格全国统一鉴定

机修钳工 论文

（国家职业资格二级）

论文题目：桥式起重机车轮啃轨的原因分析和对策

姓 名： 李旭东

身份证号： 510215197705071317

准考证号：

所在省市： 重庆市

所在单位：重庆市李家沱排水有限公司

二○一一年九月二十六日

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桥式起重机车轮啃轨的原因分析和对策

姓名:李旭东

单位:重庆市李家沱排水有限公司

摘要：本文对磨心坡电厂两台QZ-10型通用双梁抓斗起重机多年来车轮啃轨的故障情况和现象进行了说明，阐述了车轮啃轨带来的不良后果，并针对性的对车轮啃轨的多种原因进行了分析，提出了解决啃轨的维修方法，为检修人员处理类似的故障提供了标准和依据。

关键词：桥式起重机 啃轨 特征 对策

1 前言

1.1 电厂桥式起重机现状

桥式起重机是工业生产中量大面广的重要设备之一，是现代各工业企业中实现生产过程机械化、自动化，减轻繁重体力劳动，提高劳动生产率的必不可少的设备；天府矿业公司磨心坡发电厂于1995年建成投入生产，装机容量为1.2万KWH，担负着天府矿业公司的主供电任务，厂区内两台桥式起重机为河南新乡起重机厂生产的QZ-10型通用双梁抓斗起重机，其设计起重量为10T，跨度为16.5M，主要作用是负责原煤、矸石的加工、运输和锅炉灰、渣的外运工作，通常是一台负责电厂入炉煤的配比、转运，另一台负责灰渣池的清淘和灰渣的外运装车，在故障情况时也起到相互备用的作用；从多年来的使用统计来看，每台起重机每天的工作量都在200斗以上，工作量大，使用相当频繁，投运以来，电气、机械故障陆续出现都得到了很好的解决，但大、小车啃轨的故障却由于设计、生产、安装、维修等多方面的原因，一直未能得到彻底的解决，造成大、小车轮轮边磨损、轴承及轴承座损坏、钢轨磨损、轨道变形、压板脱落等现象经常发生，需定期的进行更换和校正，维修工作量大且危害较大，特进行分析。

1.2 桥式起重机易出现的故障

桥式起重机车轮啃轨和主梁下挠，是我国起重机制造和修理中常遇到的比较难解决的两大问题。

在正常情况下，起重机的大车、小车车轮轮缘与轨道之间有一定的间隙，设计上一般规定车轮踏面比轨道顶面宽30－40mm。大车或小车在运行过程中，由于各种原因，造成起重机大车轮或小车轮相对于轨道歪斜运行，使车轮轮缘与轨道侧面磨擦及磨损，形成啃轨。

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2 车轮啃轨的不良后果

2.1 缩短车轮寿命

在正常情况下，一般轻、中级工作级别的起重机的车轮经工频深层淬火后可用10年甚至更长、重级及冶金起重机的车轮经工频深层淬火后可使用5年左右。但是对于一些啃轨较严重的起重机，当车轮轮缘的磨损量超过厚度的40%时就必须更换，车轮只能用1－2年，甚至几个月，加之加工工艺达不到要求，周期就更短。

2.2轨道磨损快

由于轨道两侧面被磨损，严重时还掉铁屑，使轨道顶部磨成台级状，减小接触面积，直到不能继续使用，而需要更换轨道。

2.3增大了运行阻力

在使用中发现，起重机车轮啃轨严重时，当把控制器的手柄放在1、2挡上时，则开不动起重机，这说明啃轨的阻力很大，由于运行阻力的增加，将增大运行电动机的功率消耗和机械传动机构的负荷，严重时可能发生烧坏电动机或扭断传动轴等事故。

2.4恶化厂房受载状况

由于起动机车轮的啃轨，必然产生水平侧向分力，这种侧向力导致厂房结构承受附加的橫向载荷，有时超过小车制动时的水平力使厂房超载。另外，由于运行啃轨将引起整台起重机有较大的振动，这也将不同程度地影响厂区噪音和对厂房大梁的恶化。

3 啃轨的判断

3.1是否发生啃轨的判断

（1）轨道侧面有一条明亮的痕迹，严重时痕迹上有毛刺。 （2）车轮轮缘内侧有亮斑并有毛刺。

（3）起重机行驶时，在短距离内轮缘与轨道间隙有明显的改变。 （4）起重机在运行时，特别是与制动时，车体走偏，扭摆。 （5）啃轨特别严重时会发出较响亮的吭吭的啃轨声。

3.2啃轨可分为三级

（1）轻度啃轨 控制器手柄放一档时起重机不起动，停车后惯性运行（不制动）距离短，车轮使用寿命2－3年。

（2）啃轨 控制器手柄放一档时起重机不起动，车轮使用寿命0.5－1年。 （3）严重啃轨 控制器手柄放二档时起重机不起动，反向运行10m以内，车体歪斜达到最大值并开始啃轨，车轮使用寿命少于半年。

4 车轮啃轨的特征及原因分析

造成啃轨的因素有十多种，其中主要有制造工艺问题，也有设计、安装、使用问题，往往是多方面的因素综合作用的结果。

4.1由于车轮的加工或安装偏差引起的啃轨

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4.1.1 车轮的水平偏斜超差造成啃轨

车轮的中心线与轨道中心线在水平方向有一个夹角称为水平偏斜。由于车轮水平偏斜，车轮踏面中心线与轨道中心线形成一个夹角α，按技术条件规定，车轮在水平方向之歪斜不大于D/1000（D为车轮直径mm），图1-1。

车轮水平偏斜所引起的啃轨特点是：起重机往一个方向行驶时车轮轮缘啃轨道一侧当起重机反向行驶时，同一个轮子又啃轨道另一侧，且啃轨的位臵不定。

4.1.2 车轮跨度不等、对角线不等和两轮的直线偏差造成的啃轨

图1-2a所示情况是起重机大车轮的跨度不等(S1≠S2)对角线不等(L1≠L2)右侧车轮e。当起重机向A方向运行时，由车轮3外缘定位，而车轮3的轮缘啃轨道外侧，车轮4 则不易啃轨。当起重机向B方向运行时，由车轮4的内缘定位，并啃轨的内侧，此时车轮3 不易啃轨。所以这种情况啃轨的特征是一条钢轨的两侧都被啃，同一条钢轨上运行的两个轮子，一个啃钢轨内侧，一个啃钢轨外侧，而啃轨的方向都不固定。

4.1.3 车轮的垂直偏斜造成啃轨

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车轮不垂直于轨道顶面，则称作车轮对轨道顶面的垂直偏斜。垂直偏斜的蝢对轨道顶面的接触不均匀，接触 面积较正常情况变小，单位面积的压力增大。所以车轮滚动面磨损也平均匀，严重时，在车轮的滚动面会形成环形磨损沟。车轮轮缘总是啃钢轨的同一侧（车轮倾斜的一侧），并且啃道的痕迹略低于一般情况。由于车轮垂直偏斜引起啃轨的起重机运行中常常发出嘶嘶声。图1-3所示为车轮垂直偏斜的情况。

4.2 两个主动轮直径相差过大引起的啃轨

如果两个主动轮直径不同，每转走的距离不等，当主动轮行走一定的路程时，就达到起重机的最大歪斜值，歪斜的结果导致啃轨，在运行距离相同时，同样的直径差，当车轮直径最小时，直径差对歪斜的影响就越显著。由制造公差引起的直径差，对起重机歪斜的影响是很小的。行程100m时，一个车轮对另一个车轮的超前量见表1.

表1： 车轮直径D 直径差(最大公差)ΔD 超前量λ 500 0.14 26.4 600 0.14 23.2 700 0.15 21.38 800 0.15 18.8 900 0.17 19.4 引起车轮直径相差过大的一种原因主要是车轮材质和踏面热处理硬度不够，或车轮踏面硬度不一致而产生不同磨损量，另一种原因就是在更换轮子事没有成对更换，特别是大车主动轮。

4.3 轨道安装、修理、使用后超差引起的啃轨

由于轨道偏差过大而造成啃轨的特征是，起重机开到某些地段产生啃轨。 1)两条轨道相对标高偏差过大，使起重机在运行过程中产生横向移动，这样轨道标高高的一侧车轮轮缘啃轨道的外侧，标高低的一侧车轮轮缘啃轨道内侧。

造成轨道标高超差原因有安装问题、修理质量问题，也有些是厂房柱子下沉造成的，例如我厂煤坪西侧第5跨就出现过这种情况。

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2)轨道跨距和轨道水平直线超差，在起重机跨距不变的前提下，由于轮缘与轨道侧面间隙减小，造成运行啃轨。

造成轨道跨距和轨道水平直线超差的原因是安装不良、修理质量差，以及在使用过程中，螺栓松动或断裂。

3)轨道顶面有油、水和冰霜等，都可以使车轮打滑、车体走斜而产生啃轨。这种啃轨并不是设备的故障。

4.4 由于传动系统偏差引起的啃轨

由于分别驱动的的两套传动机构不同步，使车体走斜而啃轨。这种啃轨的特征是，起重机在起动、制动时，车体扭摆而啃轨。

1)分别驱动的起重机，由于两套机构装配松紧有差别而产生阻力不同，当驱动电动机由于不同而产生不同步时，将造成车体歪斜运行，从而形成运行啃轨。

2)分别驱动的两套机构一般没有联系，所以，若两个驱动电动机转速差过大车体就会走斜而啃轨。当某一边的电动机电动机转子线路中有一相断线，电动机转速将降低，也是造成车体走斜而啃轨的原因。

3)分别驱动的两套机构中，有一套的齿轮间隙比另一套的齿轮间隙大；或者某一套传动机构的轴键松动，都会使两传动机构产生速度差，引起车体走斜而啃轨。这种情况啃轨常发生在起动阶段。

4.5 不合理操作对啃轨的影响

严格规章制度，正确操作使用，可以减少啃轨的机会。起重机大车的起动时间不应短过6～10秒，小车的起动时间不应短过4～6秒，起动过快则驱动力易于超过附着力，主动轮空转打滑，易造成啃轨；制动时间一般应为(1/35～1/17)v约为3～5秒，猛刹车或打倒车会由于制动时间短，惯性力超过附着力，同样会歪斜啃轨；事故撞车，特别是当行程开关和制动器均失灵时的全速撞车，由于动能过大，车轮轴被撞得突然变化，啃轨情况便也突然加剧。

5 车轮啃轨的修理方法

发现起重机啃轨后，应详细检查啃轨的情况，并测量各有关尺寸，综合分析出啃轨的原因，以便确定相应的修理方案。

5.1车轮水平偏斜的调整

在桥架结构和机械传动件基本上符合技术要求或桥架结构变形不大时，可采用调整车轮来解决啃轨。有时调整一个车轮可解决车轮的水平偏斜、垂直偏斜、跨距和对角线差等几方面的问题，所以应该检查分析，确定调整哪一个车轮比较合适，以便尽量减少调整的工作量。主动轮与一整套传动机构相联接，故在主动轮的水平偏斜调整好后，对与其相联接的传动系统也要作相应调整，以保证整个传动系统同心，所以调整工作量大、为此应尽量考虑调整被动车轮。水平偏斜和垂直偏斜的调整见图1-4，可通过增加或减少水平和垂直垫板的厚度（t和δ）来实现。

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5.2 车轮垂直偏斜的调整

车轮垂直偏斜超差引起的啃轨主要是主动轮垂直偏斜超差，被动轮垂直偏斜超差不会引起趴轨。尽管如此，但从动轮轴承的均匀受力及车轮踏面与轨道的接触面积等方面考虑，也不允许被动轮的垂直偏斜超差过多。若一对主动轮的垂直偏斜是同一方向的，并假若两个车轮的垂直偏斜相等，这样在空载时A、B两个车轮的运行半径增大值是相同的，则不会产生啃轨，如图1-5。但是当结构承载后，A轮的垂直偏斜将进一步增大，运行半径也进一步增大；而B轮的垂直偏斜将减小，运行半径也将减小。报以这种两个主动轮同一方向的垂直偏斜，将由空载时的不啃轨而变成承载后的啃轨。因此，同一端两个车轮的垂直偏斜方向应相反才为合理，即均应向外偏斜，如图1-6。

5.3 车轮跨度、对角线和同位差的调整

当车轮跨度、对角线和同位差偏差不大时，经过调整车轮的水平偏斜、垂直偏斜就会得到相应的改变。若啃轨仍消除不了时，则需割开定位板，移动车轮位臵。两个角形轴承箱的四块定位键板、四块定位板必须全部割开，调整试车完毕之后再焊牢以上两种板。焊接时应先点焊定位板两端再连续焊，以减少焊接变形。

5.4 减少主动轮直径差

通过下列措施可减少主动轮直径差，从而减少车轮的啃轨

（1）合理选择材料 JB1036-82规定，车轮材料应不低于45钢或ZG340~640

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（ZG55）钢。此外，改善热处理工艺，可以提高耐磨性能，从而减少由于磨损和辗压堆积引起的轮径差。

（2）严格控制加工精度 JB1036-82规定，车轮踏面直径的精度不低于h9。同时，在装配前，通过挑选搭配，使直径最为接近的车轮搭配成对作为主动车轮，其余做从动轮。从动车轮直径差对啃轨影响很少。

（3）及时更换磨损的车轮 主动轮必须成对更换。

5.5 轨道的调整

严格按技术要求调整轨道的标高、跨度和直线性，严格遵守安装技术规范，经常检查螺栓的坚固情况和轨道的几何精度，建议半年至一年检查调整一次。

5.6 采用水平轮导向

为了减少车轮与轨道的磨损，啃轨时轮缘与轨道的滑动摩擦阻力转化为滚动摩擦，可将车轮改为水平轮，改善其导向性能。据有关试验表明，水平导向的运行阻力比轮缘导向小一倍左右。这样降低了运行机构的功率，提高了车轮与轨道的寿命。

5.7 采用涂油器解决车轮啃轨

宝钢、武钢引进的一些国外起重机上装有一种先进的润滑装臵――车轮涂油器。使用车轮涂油器有以下五点优点：

1）对车轮轮缘适量涂油，减少起重机运行阻力，延长车轮、轴承、齿轮及电动机的使用寿命。

2）减少轮缘对轨道侧面的横向压力、减少它们之间的磨损。 3）使用起重机的保养自动化，减少维修保养的停机时间。 4）有利于起重机的微起动。

6.结论

通过对电厂通用双梁抓斗起重机多年来车轮啃轨的原因分析，从技术层面了解了不同情况造成啃轨的原因和危害，提出了解决啃轨的的相应措施，对其它同类情况具有借鉴意义。

参考文献

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杨常暌 、叶天生 《起重机械》 机械工业出版社 1982年 孙桂林 《通用起重机检修》 人民铁道出版社1990年

傅荣柏 《起重机大车车轮偏移的检测方法》 机械工业出版社 1997年3月 何仰赞、温增银《桥式起重机司机必读》 机械工业出版社 1984年 王新学 《起重机设计手册》机械工业出版社 1980年

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ytdv.html