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1、評(píng)審論文橋式起重機(jī)大車啃軌現(xiàn)象分析及措施王洪（新鋼釩股份有限公司維檢中心）摘要： 大車在運(yùn)行中出現(xiàn)啃軌，這是常見的也是很嚴(yán)重的問題，啃軌的原因有許多，本文從橋式起重機(jī)啃軌的判定條件、啃軌的原因分析、啃軌造成的不良后果等進(jìn)行了綜合論述。針對(duì)新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況， 進(jìn)行了全面調(diào)查，對(duì)車輪及軌道等因素進(jìn)行了取證分析，在綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)起重機(jī)啃軌的主要問題提出了整改措施，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，取得了較好的效果，具有較好的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞： 橋式起重機(jī)大車 軌道 車輪 啃軌1 問題的提出新鋼釩煉鋼廠目前有76 臺(tái)橋式起重機(jī)在線使用，其中 200 噸及以上噸位的橋式起重機(jī)
2、擁有23 臺(tái)。使用一段時(shí)間后，都會(huì)不同程度出現(xiàn)大車行走啃軌現(xiàn)象，尤其是煉鋼原料跨的 5 臺(tái) 200 噸起重機(jī)運(yùn)行軌道啃軌嚴(yán)重 , 造成設(shè)備故障經(jīng)常發(fā)生，僅 2001 年至 2006 年就因啃軌造成起重機(jī)運(yùn)行車輪提前損壞372 套，按每套車輪1.3 萬(wàn)元計(jì)算，車輪 壽命縮短近1/4-1/2,如按1/4估算,造成經(jīng)濟(jì)損失120.9萬(wàn)元，如果考慮 增減更換頻次所需要的人工、機(jī)具等，損失會(huì)更大。這一問題的出現(xiàn)， 不擔(dān)增加了設(shè)備備件消耗和維修工作量，而且對(duì)煉鋼的正常生產(chǎn)也是 非常頻繁和嚴(yán)重的。為弄清原因，降低消耗，提高設(shè)備開動(dòng)率，本人 就起重機(jī)啃軌這一現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并提出改進(jìn)措施。2啃軌現(xiàn)象的表現(xiàn)
3、形式橋式起重機(jī)車輪在專用的軌道上運(yùn)行，起重機(jī)軌道用來(lái)支撐起重機(jī)的 全部重量，保證設(shè)備正常、定向運(yùn)行的。通常車輪輪緣和軌道側(cè)面之 間有一定間隙，在正常情況下，不會(huì)接觸。但有時(shí)車輪在軌道中心部 位運(yùn)行，從而發(fā)生車輪輪緣和軌道側(cè)面接觸（摩擦）的啃軌現(xiàn)象。圖 1 展示了輪軌接觸狀態(tài)，啃軌時(shí)車輪與鋼軌有兩個(gè)接觸點(diǎn)，A點(diǎn)在踏面上稱為承載點(diǎn)，B點(diǎn)在輪緣上或過(guò)度圓弧處稱為導(dǎo)向點(diǎn)。車輪圖1啃軌現(xiàn)象的主要表現(xiàn)形式：1.1 軌道側(cè)面與車輪內(nèi)側(cè)有斑痕，嚴(yán)重的有毛刺或掉鐵屑1.2 在行駛時(shí)，短距離內(nèi)輪緣與軌道間隙有明顯改變。1.3 運(yùn)行中，車體歪斜，車輪走偏。1.4 大車運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)出“嘶嘶”的啃軌聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)出“吭吭
4、”的撞擊聲。3 啃軌造成的不良后果3.1 縮短車輪壽命。一般情況下，重量（A 6-A 8）冶金橋式起重機(jī)車輪可使用 4 年以上。如果啃軌嚴(yán)重，車輪在1-2 年內(nèi)就更換的情況也比較常見。3.2 軌道磨損加劇。3.3 廠房受載惡化?？熊墝?duì)基礎(chǔ)、房梁、橋架等的影響。起重機(jī)的運(yùn)行啃軌，必然產(chǎn)生水平側(cè)向力。這種側(cè)向力將導(dǎo)致軌道橫向位移，引起設(shè)備振動(dòng)，致使固定軌道的螺栓松動(dòng)，另外，還會(huì)引起整臺(tái)行車的振動(dòng)，這些都不同程度的影響了房梁、橋架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，這些年來(lái)多次發(fā)現(xiàn)原料跨廠房梁有裂紋，正是這個(gè)原因。3.4 易產(chǎn)生安全隱患，對(duì)生產(chǎn)、人身造成的威脅。嚴(yán)重的啃軌會(huì)使起重機(jī)軌道嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致行車運(yùn)行時(shí)和車輪接觸不好
5、而不能使用，橋式起重機(jī)屬高空作業(yè)，在運(yùn)行中，特別是當(dāng)軌道接頭間隙過(guò)大時(shí)，極易造成重大人身傷亡和設(shè)備事故，同時(shí)也給生產(chǎn)造成很大的影響。3.5 運(yùn)行阻力加大。增加了電機(jī)的功率消耗和機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。4 啃軌的原因分析在正常運(yùn)行情況下，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)最大間隙為30-40mm ，但由于某些原因，如吊裝、運(yùn)行中的一些因素造成車輪歪斜， 使運(yùn)行中的車輪與軌道的接觸面不在踏面中間，造成車體偏斜。當(dāng)車體偏斜時(shí)，起重機(jī)的一側(cè)輪緣和軌道側(cè)面相擠壓，輪緣和軌道就產(chǎn)生了側(cè)面摩擦，從而造成輪緣和軌道的側(cè)面摩損，這是起重機(jī)偏斜啃軌的主要原因，也就是說(shuō)盡管輪距和軌道跨度是正確的，但是車輪踏面的
6、中心線與軌道的中心線不重合，當(dāng)車體偏斜時(shí)，整個(gè)起重機(jī)靠著軌道一側(cè)接觸而行走，因此造成了車輪輪緣與軌道間的一側(cè)強(qiáng)行接觸，并使車輪和軌道嚴(yán)重磨損，因此就產(chǎn)生了啃軌。輕微的啃軌會(huì)造成輪緣及軌道的側(cè)面有明顯的磨損痕跡，嚴(yán)重啃軌會(huì)造成輪緣和軌道的側(cè)面金屬剝落或輪緣向外變形?？熊壍脑蜻€有許多，如行車的橋架及基礎(chǔ)變形，必將引起車輪的歪斜和跨度大小的變化，從而導(dǎo)致大車運(yùn)行啃軌。因橋架變形,促成端梁產(chǎn)生水平彎曲，造成車輪水平偏斜超差，這也是啃軌的主要原因。當(dāng)大車運(yùn)行制動(dòng)時(shí)，則產(chǎn)生縱向或橫向力。如大、小車同時(shí)制動(dòng)，便產(chǎn)生一個(gè)合成制動(dòng)力，使軌道承受一個(gè)斜向推力。這時(shí)如果軌道安裝成一側(cè)高于另一側(cè)時(shí)，起重機(jī)重心就會(huì)整
7、個(gè)移向低的一側(cè)，從而增加了軌道所承受的橫向力，使軌道的一側(cè)車輪緊夾在軌道外側(cè)，造成啃軌， 主要原因如下：4 1 車輪本身原因造成的啃軌首先檢查車輪外觀有無(wú)裂紋、踏面剝落、壓陷等。早期的磨損使車輪出現(xiàn)踏面壓潰或磨成平面.輪緣的厚度磨損W 5%,踏面磨損W1.5% ,踏面無(wú)麻點(diǎn)，則車輪合乎使用標(biāo)準(zhǔn)。4.1.1 當(dāng)兩邊主、被動(dòng)輪的直徑不相等（因制造和磨損不均勻所致）大車 運(yùn)行時(shí)，在相同的轉(zhuǎn)速下，兩邊的行程不相等，造成啃軌。4.1.2 車輪的安裝位置不正確，也容易造成啃軌。主要有以下幾種：4.1.2.1 四個(gè)車輪的安裝位置不在矩形的四角。同側(cè)中心不在一條直線上，車輪偏斜，這時(shí)不管是主、被動(dòng)輪都會(huì)造成啃
8、軌。4.1.2.2 如圖2所示，車輪位置呈平彳f四邊形，對(duì)角線 A1A2,啃軌 車輪在對(duì)角線位置。4.1.2.3 如圖3所示，車輪位置呈梯形，啃軌位置在同一軸線上，L1260;主梁采 用V型偏軌箱形梁；端梁采用較接式；生產(chǎn)廠家（2#-5#起重機(jī)）為太原起重機(jī)廠， 1#為大連起重機(jī)廠；用途為吊運(yùn)鋼水罐等； 1#200 噸起重機(jī)2001 年投入使用， 2#-5# 為 2002-2003 年間投入使用（設(shè)計(jì)使用年限為 35 年）。5.1.3 工作環(huán)境工作繁重，環(huán)境溫度W800C,粉塵濃度大，該跨供5臺(tái)200噸起重機(jī)及 2 臺(tái) 32 噸起重機(jī)使用；該跨生產(chǎn)能力 540 萬(wàn)噸鋼 / 年。5.2 對(duì)影響啃
9、軌因素進(jìn)行檢測(cè)5.2.1 對(duì)車輪的檢測(cè)2007 年 3 月對(duì)新鋼釩煉鋼廠原料跨5 臺(tái) 200 噸橋式起重機(jī)的車輪分別進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)影響車輪啃軌的因素如下：5.2.1.1 兩邊主、被動(dòng)輪的直徑存在不同程度誤差。由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境惡烈，起重機(jī)作業(yè)頻率很高（A 90%）,生產(chǎn)節(jié)奏較快，加之設(shè)備“點(diǎn)檢 定修制”執(zhí)行的得不理想，大車車輪壽命較低，而且往往是事后維修。因此，往往是哪個(gè)車輪壞了，便更換哪個(gè)！長(zhǎng)此以往，各個(gè)車輪的直徑誤差嚴(yán)重超標(biāo)，新上的車輪直徑為。600+0.5。，而在線使用的舊車輪直徑在。580-0.40。595+0.50之間，這已經(jīng)嚴(yán)重超過(guò)檢規(guī) 6mm的 標(biāo)準(zhǔn)。5.2.1.2 四個(gè)角的車輪
10、位置基本上呈正四邊形，即對(duì)角線D1 （29.682米）D2 （29.150 米）。5.2.1.3 車輪的踏面寬度誤差較大?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)L=135+0.35170+0.60 之間，這主要由于備件型號(hào)不統(tǒng)一。這容易造成各別車輪輪緣受力過(guò)于集中，容易致使個(gè)別車輪輪緣提前報(bào)廢。5.2.2 對(duì)軌道的檢測(cè)2007 年 5 月對(duì)新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)的運(yùn)行軌道進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)影響車輪啃軌的因素如下：5.2.2.1 軌道安裝水平彎曲誤差較大。極限值 s=2+0.1 (S-10)】= 【2+0.1 (25-10)】=.5mm ,而測(cè)得的最大$值=+6.5mm (見圖9)。 除了安裝技術(shù)水平欠缺外，這主要由于
11、 285米的廠房長(zhǎng)度給安裝帶來(lái) 一定難度，加之運(yùn)行的起重機(jī)達(dá)7臺(tái)，這些因素使軌道的水平累計(jì)誤差超標(biāo)。25006.524996tT圖9軌道安裝水平彎曲誤差5.2.2.2 兩根軌道基礎(chǔ)面相對(duì)標(biāo)高誤差過(guò)大?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)h=15mm(見圖10),這大于檢規(guī)中規(guī)定的相對(duì)標(biāo)高誤差不超過(guò)10mmI25000圖10兩根軌道基礎(chǔ)面相對(duì)標(biāo)高誤差5.2.2.3 軌道的斷裂面之間間隙較大。間隙普遍在1245mm之間，這 嚴(yán)重超過(guò) ND (車輪直徑)，即 NW Q/120) 600= 5mm o 這主要由于環(huán)境惡烈、載荷過(guò)大，受沖擊力大及軌道基礎(chǔ)面未墊實(shí)等 原因所致。5.2.2.4 軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道面標(biāo)高誤
12、差較大。檢規(guī)中規(guī)定 的相對(duì)標(biāo)高誤差不超過(guò)2mm，但實(shí)際測(cè)得的多處數(shù)據(jù) p=0.8 4.5mm 之間不等（見圖11）。這主要由于軌道斷裂或沒得到及時(shí)維修或更換， 是繼續(xù)惡化或者所更換的新軌道與在線使用的舊軌道誤差過(guò)大而造成 的！5.2.2.5 軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道水平面的直線誤差較大。檢規(guī)中規(guī)定的相對(duì)標(biāo)高誤差不超過(guò)2.0mm，但實(shí)際測(cè)得的多處數(shù)據(jù)m=2.08.3mm之間不等。這容易造成車輪輪緣啃軌。5.3 軌道斷裂后的處理措施不當(dāng)，造成軌道壽命低下。目前新鋼銳煉鋼廠由于生產(chǎn)節(jié)奏緊張，軌道的使用往往是超負(fù)核運(yùn)行，當(dāng)軌道出現(xiàn)斷裂或者錯(cuò)位等情況下，為了生產(chǎn)能夠得以延續(xù)，往 往是勉強(qiáng)運(yùn)行，結(jié)果造成
13、“失修”。在不得以的情況下或生產(chǎn)不緊張時(shí)才 進(jìn)行更換，而且一般采取應(yīng)急維護(hù)或局部更換。在更換時(shí)采用對(duì)軌道 接頭部位進(jìn)行焊接并在軌道基礎(chǔ)面打卡子的模式。這中模式往往不到24 小時(shí)軌道的焊接部位便開焊、錯(cuò)位并加劇軌道的損壞，從而“啃軌”得以繼續(xù)。6 改進(jìn)措施針對(duì)新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機(jī)啃軌的原因， 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，在綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)起重機(jī)啃軌的主要問題提出了整改措施，于2007年610月期間進(jìn)行了實(shí)施，具體如下：6.1 減少車輪尺寸差異。6.1.1 針對(duì)兩邊主、被動(dòng)輪的直徑存在不同程度誤差的現(xiàn)象， 在生產(chǎn)條件允許的情況下，杜絕更換個(gè)別車輪的現(xiàn)象，利用定修時(shí)間進(jìn)行整體一起更換，防止人為原因造成
14、車輪直徑誤差過(guò)大的狀況。一般情況下是一對(duì)主動(dòng)車輪直徑超過(guò)其直徑的 0.2 ，被動(dòng)車輪超過(guò)0.5 時(shí)，應(yīng)檢查基本尺寸，其主動(dòng)輪與被動(dòng)輪直徑差應(yīng)控制在3mm內(nèi)。6.1.2 針對(duì)車輪的踏面寬度尺寸不一、誤差較大的情況， 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，禁止使用尺寸不一， 型號(hào)不同的車輪。 就煉鋼廠原料跨起重機(jī)而言， 要求統(tǒng)一使用車輪輪緣尺寸為 150mm 的規(guī)格， 杜絕因備件原因造成車輪踏面寬度不一，造成輪緣受力不均，引起車輪啃軌的情況發(fā)生。6.2 調(diào)整軌道。6.2.1 針對(duì)兩根軌道基礎(chǔ)面相對(duì)標(biāo)高誤差過(guò)大的狀況， 采用加墊板法來(lái)調(diào)整，選用普通鋼板，其厚度按軌道實(shí)測(cè)高低誤差選定，墊板要求表面平整、無(wú)凹凸，外形尺寸寬度不得超
15、過(guò)軌道壓板20mm ，軌道下面要填實(shí)，不得有懸空現(xiàn)象，用帶螺栓的壓板固定在下面梁上。6.2.2 針對(duì)軌道斷裂后的處理措施不當(dāng)， 造成軌道壽命低下的問題， 進(jìn)行了技術(shù)上的改進(jìn)，這種方法主要是對(duì)軌道采取橫行、縱向固定，不需要對(duì)軌道接頭進(jìn)行焊接，既安全、可靠，又簡(jiǎn)單易行效果好，更換一次一般只需要1 .5小時(shí)。自改進(jìn)以來(lái)，軌道壽命從先前的W 24小時(shí)提高到了 A10個(gè)月（圖12、圖13）:6.2.2.1 采用軌道鑲?cè)氪胧?，新更換的軌道長(zhǎng)度一般取400mm （因?yàn)檐壍纼煽ò逯g的間距為300mm ）,接頭縫隙要求w 2.0mm。6.2.2.2 為盡可能保證兩端軌道的水平高度一致，采用舊軌道（以前換下的軌
16、道，取其完整的一段） ，并切割成長(zhǎng)度為 400mm 的標(biāo)準(zhǔn)備件，當(dāng)更換時(shí)可直接將原來(lái)斷裂處割去400mm ，然后，將新軌鑲?cè)搿?.2.2.3 在新更換的軌道下表面割2個(gè)對(duì)稱的燕尾梢，將定位塊（100X60刈0）鑲?cè)胙辔采覂?nèi)，并將定位塊焊接在軌道基礎(chǔ)梁上，以防止軌道產(chǎn)生位移。6.2.2.4 清除殘?jiān)?保證軌道基礎(chǔ)面干凈， 對(duì)新軌基礎(chǔ)面必須墊平墊實(shí)。從而防止斷裂處軌道的下部未墊實(shí)或端部上翹。6.2.2.5 當(dāng)更換局部軌道時(shí)，用四塊夾板對(duì)軌道兩端的接頭進(jìn)行夾持，從而防止軌道在水平方向上產(chǎn)生錯(cuò)位。Q 12 0軌逋圖12:軌道斷裂后的處理模式（主視圖）更操后的軌道圖13:軌道斷裂后的處理模式（左視圖）
17、6結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)新鋼鈕煉鋼廠原料跨起重機(jī)大車運(yùn)行軌道進(jìn)行了修復(fù)，同 時(shí)也對(duì)軌道斷裂后的處理措施不當(dāng)，造成軌道壽命低下的問題進(jìn)行了 改進(jìn)。經(jīng)過(guò)復(fù)檢，同截面兩根軌道高低誤差合乎使用標(biāo)準(zhǔn)，軌道斷裂 后所采取的處理措施也符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，有很強(qiáng)的實(shí)用性，啃軌現(xiàn) 象得到根本解決，設(shè)備運(yùn)行狀況良好，減少了維修次數(shù)，降低了備件 消耗，自2007年10月至2008年10月該區(qū)域的5臺(tái)200噸起重機(jī) 僅有2套車輪因啃軌原因造成報(bào)廢，相比之前每年可少更換76套，為企業(yè)節(jié)約 98.8 萬(wàn)元/年，也為生產(chǎn)順行提供了強(qiáng)有力的設(shè)備支撐。通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)車輪啃軌的表現(xiàn)形式、原因分析及不良后果等綜合論述，并對(duì)新鋼釩煉鋼廠原料跨
18、起重機(jī)啃軌的原因，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況， 進(jìn)行了全面調(diào)查，在對(duì)車輪及軌道等因素進(jìn)行取證分析的基礎(chǔ)上，對(duì)起重機(jī)啃軌的主要問題提出了整改措施，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，取得了較好的效果，具有較好的推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)1張質(zhì)文等主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)M.中國(guó)鐵道部出版社，1998年2陳立德等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.高等教育出版社，2004年3余維張主編.起重機(jī)械檢修手冊(cè)M.中國(guó)電力出版社，1999年4徐激等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè)第9卷M.機(jī)械工業(yè)出版社，1995年5 起重機(jī)械制造監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程橋架型起重機(jī)機(jī)械制造監(jiān)督檢驗(yàn)內(nèi)容要求與方法N .國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.2006年工作實(shí)例1、 1998 年負(fù)責(zé)編寫提釩煉鋼
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橋式起重機(jī)大車啃軌
