門式起重機(jī)啃軌問題分析及解決方案

宋興海 徐偉鋒(浙江麒龍起重機(jī)械有限公司 紹興 312043)

門式起重機(jī)啃軌問題分析及解決方案

宋興海 徐偉鋒
(浙江麒龍起重機(jī)械有限公司 紹興 312043)

本論文主要分析了門式起重機(jī)產(chǎn)生啃軌的原因，對(duì)門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試方面和操作使用等方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并相應(yīng)提出了解決門式起重機(jī)啃軌問題的方法。

：門式起重機(jī) 啃軌 原因 解決辦法

隨著社會(huì)的進(jìn)步、技術(shù)的更新，許多工礦企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備上都應(yīng)用大型的起重機(jī)械設(shè)備，尤其是門式起重機(jī)。而門式起重機(jī)在運(yùn)行過程中由于各種原因，造成門式起重機(jī)大車車輪或小車車輪相對(duì)于軌道偏斜運(yùn)行，車輪輪緣與軌道側(cè)面摩擦而磨損，從而造成啃軌。按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 3811-2008）的要求，門式起重機(jī)車輪輪緣和軌道之間有一定的間隙，一般設(shè)計(jì)間隙為30～40mm。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的啃軌一般是隨著車輪的偏斜及車輪的橫向滑動(dòng)而產(chǎn)生，輕微的啃軌會(huì)使車輪的輪緣側(cè)面出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，嚴(yán)重的啃軌則會(huì)由于運(yùn)動(dòng)中的車輪與軌道側(cè)面擠壓而使車輪輪緣內(nèi)側(cè)及軌道側(cè)面材質(zhì)破裂或掉落。

1 門式起重機(jī)啃軌原因分析

門式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)啃軌現(xiàn)象一般是由多種因素綜合作用所造成的，其主要因素有制造的質(zhì)量、鋼結(jié)構(gòu)的變形和剛度、車輪的水平度和垂直度、運(yùn)行機(jī)構(gòu)輪距誤差以及起重機(jī)的安裝水平等。

1.1設(shè)計(jì)制造方面

門式起重機(jī)在設(shè)計(jì)上，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 3811-2008）要求說明， 其偏斜水平側(cè)向載荷與其起重機(jī)的輪壓、跨度S與其基距H的比值S/H有關(guān)，下面對(duì)其起重機(jī)受力進(jìn)行分析，如圖1所示。

圖1 起重機(jī)受力分析

假設(shè)，當(dāng)小車處于A、B一側(cè)的極限位置時(shí)車輪A、B所受輪壓為最大輪壓，偏斜運(yùn)行水平側(cè)向載荷pA、pC與最大輪壓相關(guān)，其大小相等且垂直作用在對(duì)角線車輪輪緣上，在水平面內(nèi)形成一對(duì)力偶作用。圖1中，A、B、C、D為門式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的四個(gè)車輪或四個(gè)臺(tái)車組；FA、FC分別為在偏斜運(yùn)行水平側(cè)向載荷pA、pC的作用下產(chǎn)生的摩擦力，摩擦系數(shù)為μ。由圖1可知：

此處將驅(qū)動(dòng)力P分解為沿橋架對(duì)角線方向以及與橋架對(duì)角線方向垂直的兩個(gè)分力p1和p2：

其中：θ為門式起重機(jī)主梁對(duì)角線與水平方向的夾角。p1和p2又可分解為p1x、p1y和p2x、p2y：由式(6)得：把式(9)代入式(5)得：

又由圖l可知，tanθ=L/H。已知L＞H，所以tanθ＞l，p1x＞pA；而FA=μ·pA，且μ＜1，所以p1x＞FA。

由式(8)得：

把式(11)代入式(7)得：

已知FC=μ·pC，cotθ=H/L，所以當(dāng)p2x＞FC(即H/L＜μ) 時(shí)，起重機(jī)才能順利運(yùn)行，否則將會(huì)在起重機(jī)車輪C處發(fā)生摩擦（見圖1），如果繼續(xù)運(yùn)行將會(huì)在C處引起嚴(yán)重啃軌。

門式起重機(jī)在制造加工過程中，運(yùn)行機(jī)構(gòu)車輪軸孔平行度加工超差，對(duì)角線超差或結(jié)構(gòu)材質(zhì)中殘余內(nèi)應(yīng)力釋放，使車輪運(yùn)行中心線與軌道中心線之間產(chǎn)生一個(gè)夾角α，如圖2所示車輪水平偏斜，導(dǎo)致車輪運(yùn)行軌跡偏離軌道中心線產(chǎn)生水平偏移，而產(chǎn)生啃軌。

圖2 車輪水平偏斜

同時(shí)，門式起重機(jī)車輪加工制造過程中，所加工的車輪輪徑差過大，且安裝在不同位置，輪徑小的車輪運(yùn)行要比輪徑大的車輪滯后。一般水平偏斜量大于15mm時(shí)，車輪輪緣與軌道發(fā)生摩擦，而產(chǎn)生啃軌現(xiàn)象。

1.2 門式起重機(jī)安裝調(diào)試方面

門式起重機(jī)的軌道和基礎(chǔ)是起重機(jī)正常工作的重要組成部分，基礎(chǔ)不牢會(huì)導(dǎo)致軌道下沉，從而導(dǎo)致起重機(jī)無法正常工作。當(dāng)兩條軌道高低差較大時(shí)，會(huì)使起重機(jī)整體橫向移動(dòng)，從而造成啃軌現(xiàn)象。當(dāng)兩條軌道跨距或軌道直線性超差，而起重機(jī)跨度不變時(shí)，輪緣與軌道側(cè)面間隙減小，從而會(huì)造成啃軌現(xiàn)象，如圖3所示。安裝單位在進(jìn)行軌道基礎(chǔ)施工和軌道安裝過程中要嚴(yán)格要求，避免因軌道問題造成啃軌現(xiàn)象。

圖3 軌道高度超差

門式起重機(jī)安裝過程中，兩側(cè)支腿立起來時(shí)，安裝人員要對(duì)車輪的跨度、對(duì)角線、和兩車輪的直線進(jìn)行測(cè)量，保證跨度、對(duì)角線相等，兩車輪的直線一致后，才能進(jìn)行下一步的安裝。當(dāng)門式起重機(jī)的大車輪跨度、對(duì)角線不等，車輪直線存在偏差時(shí)，門式起重機(jī)向前進(jìn)，由輪距小的車輪外緣定位，而該車輪的輪緣啃軌道的外側(cè)；當(dāng)門式起重機(jī)向相反方向前進(jìn)時(shí)，由輪距大的車輪內(nèi)緣定位，該車輪的輪緣啃軌道的內(nèi)側(cè)。 而且，當(dāng)門式起重機(jī)的大車輪跨度不等，對(duì)角線相等，車輪直線存在偏差而運(yùn)行時(shí)，跨度小的一對(duì)車輪啃軌道的外側(cè)，跨度大的一對(duì)車輪啃軌道的內(nèi)側(cè)。并且，當(dāng)門式起重機(jī)的大車車輪跨度相等，對(duì)角線相等運(yùn)行時(shí)，對(duì)角線小的一對(duì)車輪啃軌道外側(cè)，對(duì)角線大的一對(duì)車輪啃軌道內(nèi)側(cè)。

1.3 門式起重機(jī)操作使用方面

門式起重機(jī)在操作運(yùn)行中，由于不按操作規(guī)程進(jìn)行使用（如運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)過快或停止時(shí)過快)，或運(yùn)行過程中門式起重機(jī)兩側(cè)所受運(yùn)行阻力不相等，都會(huì)造成門式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同步，即其兩側(cè)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速不相等，導(dǎo)致其起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)車輪線速度不相同而形成位置差，從而產(chǎn)生門式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)跑偏而啃軌。

2 門式起重機(jī)啃軌的解決方案

在上述的門式起重機(jī)啃軌的原因中，車輪偏差所引起的啃軌較為普遍。在實(shí)際解決門式起重機(jī)啃軌現(xiàn)象的工作中，一般也是以校正和消除門式起重機(jī)和軌道的缺陷為主要方案。除了提高起重機(jī)本體的主梁和車輪的安裝精度之外，傳統(tǒng)的門式起重機(jī)啃軌解決方案還有以下幾種。

1）門式起重機(jī)的車輪采用水平車輪代替輪緣導(dǎo)向。此方案可完全免除輪緣對(duì)軌道側(cè)邊產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦，可使運(yùn)行機(jī)構(gòu)所承受的載荷大大減少，不過由于水平車輪在門式起重機(jī)啃軌車輪運(yùn)行中所產(chǎn)生的水平側(cè)向力是相當(dāng)大的，其主要由運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)的水平力和運(yùn)行機(jī)構(gòu)車輪啃軌輪緣所產(chǎn)生的側(cè)向力組成，而正因這些力的存在，可能會(huì)引起地基結(jié)構(gòu)的破壞或移位等。

2）合理選取門式起重機(jī)的跨度、對(duì)角線和同位度門式起重機(jī)運(yùn)行過程中允許有一定的自由偏斜，如門式起重機(jī)的剛、柔腿之間偏差值在小于門式起重機(jī)跨度的千分之一以內(nèi)是允許的，當(dāng)其偏差值大于門式起重機(jī)跨度的千分之一且小于門式起重機(jī)跨度的千分之三時(shí)，門式起重機(jī)應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)糾偏或人為糾偏，而當(dāng)其偏差值大于門式起重機(jī)跨度的千分之三時(shí)，門式起重機(jī)應(yīng)停止運(yùn)行，人為的將門式起重機(jī)的剛性腿和柔性腿的偏差值糾正。

3）采用輔助材料或設(shè)備減少門式起重機(jī)的運(yùn)行阻力。一般門式起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置導(dǎo)向輪緣與軌道側(cè)面都應(yīng)涂?jī)?yōu)質(zhì)的潤滑劑，如石墨、二流化鋁、潤滑油等，以減少門式起重機(jī)在運(yùn)行時(shí)的阻力和運(yùn)行機(jī)構(gòu)所有車輪組與軌道之間的磨損。

3 結(jié)束語

門式起重機(jī)產(chǎn)生啃軌的原因有多種多樣，而且大部分的啃軌是由復(fù)合原因引起的。隨著科技的發(fā)展、技術(shù)的創(chuàng)新，將加速起重機(jī)控制技術(shù)向計(jì)算機(jī)、微電子、自動(dòng)控制、通訊等領(lǐng)域的發(fā)展，從而將有更為智能化的控制技術(shù)解決門式起重機(jī)的啃軌問題，避免門式起重機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生啃軌，使門式起重機(jī)性能更加可靠穩(wěn)定、應(yīng)用更靈活，效率高。

1 裘為章.實(shí)用起重機(jī)電氣技術(shù)手冊(cè)[M].北京:工業(yè)出版社,2001.

2 張質(zhì)文,等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國鐵道出版社,1998.

3 GB/T 3811-2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

4 戴廣平.電動(dòng)機(jī)變頻器與電力拖動(dòng).北京:中國石化出版社,1999.

5 王正茂,等.電機(jī)學(xué)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社，2000.

6 徐偉鋒.糾偏檢驗(yàn)控制技術(shù)在起重機(jī)上的應(yīng)用[J].中國特種設(shè)備安全.2014,30(3):28～30.

7 朱寶玉，楊力，歐院棠.橋式起重機(jī)大車啃軌原因診斷[J].中國鍋爐壓力容器安全.2003,19(06):63～64.

Analysis and Solution of the Problem of Gnawing Rail Gantry Crane

Song Xinghai Xu Weifeng
(Zhejiang qilong cranes co.,Ltd Shaoxing 312043)

This paper mainly analyzes the reasons of gantry crane rail gnawing, from the design of portal crane manufacturing, installation and gantry crane operation aspects in detail, and the corresponding proposed gnawing rail gantry crane solution.

Gantry crane Rail gnawing Reason Solution

歡迎關(guān)注《中國特種設(shè)備安全》官方微信

X941

：B

1673－257X(2014)10－63－03

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.10.016

宋興海(1979～),男,工程師,浙江麒龍起重機(jī)械有限公司技術(shù)部機(jī)械主管。

2014-05-09）