桥式起重机大车啃轨原因及变频器故障诊断

刘卫国 王志桥

摘 要：桥式起重机运行一段时间后都会出现不同程度的大车啃轨现象，啃轨现象的存在，常常会使设备出现故障，给大车运行带来安全隐患，为了解决桥式起重机大车在运行中出现的啃轨现象，该文从车轮、轨道、传动机构等几个方面进行分析，阐述了造成啃轨和啃轨引发故障的真正原因。

关键词：桥式起重机  啃轨  变频器故障  测量  调整

中图分类号：TH215           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0122-02

桥式起重机被称为天车或者行车，在矿山、设备制造等行业被广泛使用，主要是由金属结构组成的双梁桥架，机械零部件组成的起升机构和大、小车运行机构以及电气设备组成。煤制油项目大件组装厂主要负责超限设备制造工作任务，目前有起重机26台，其中桥式起重机12台，由于超限設备制造工作中设备吊装、组对焊接工作量较多，使用非常频繁，加上吊装的筒体重量大，使用一段时间后，都不同程度的出现了大车啃轨现象，尤其是年限较早的行车，啃轨现象严重，经常出现设备故障，增加了设备维修工作量，对生产带来很大影响。针对这一现象，笔者从理论上对啃轨原因和形式进行了分析，从而提出了维修改进措施。

1 什么是啃轨

起重机在运行中，由于多种原因常出现轴向移动或轴向歪斜，从而使车轮与轨道侧面接触摩擦，受到轮缘与轨道构成的约束。一般情况下，桥式起重机大车车轮踏面宽度比轨道宽度大，一般设计最大为30～40 mm，车轮在踏面中间运行，车轮轮缘与轨道之间保持一定的间隙，但是由于某些原因出现车轮轴向移动或轴向歪斜，使车轮不在踏面中间运行，运行机构的大车或小车的车轮轮缘与轨道头侧面接触，产生水平侧向力，发生严重摩擦，致使轮缘很快磨损和变形，同时使轨道的侧面也产生严重的磨损，这种现象称为啃轨。

2 判断啃轨的条件

一般啃轨主要通过听、看来判断，简单概括就是“一听和二看”。一听，主要听大车运行时有没有明显“嘶嘶”或“吭吭”声，二看就是一要看起重机在行驶时，在短距离内轮缘与轨道间隙是否有明显的改变，特别是在启动和制动时，是否存在车体走偏扭摆，车轮偏离轨道中心现象;二要看轨道侧面和车轮轮缘内侧是否有斑痕，轨道两侧是否有掉落的铁沫。根据这些条件可初步判断大车是否啃轨。

3 大车行走啃轨原因分析

在正常情况下，车轮在踏面中间运行，车轮是不会啃轨的，但是由于某些原因出现车轮轴向移动或轴向歪斜，使车轮不在踏面中间运行，造成轮缘与轨道侧面强行接触挤压，造成啃轨。啃轨的原因有很多，有的是轨道问题，有的是车轮问题，还有的是电机问题，下面就从这三个方面给予分析说明。

3.1 轨道问题，车轮位置符合安装要求

（1）轨道轨距跨度超过国家标准要求，国家标准允许轨距跨度偏差为±5 mm，当轨道轨距过大时，外侧轮缘啃轨;轨距过小时，内侧轮缘啃轨。

（2）两根轨道同一截面上的轨面高度差过大，造成大车侧移，超高侧外侧啃轨，另一侧内侧啃轨。

（3）轨距偏差过大和两根轨道高度差过大两种问题同时存在的情况。

3.2 车轮问题，轨道符合安装和国标要求

（1）起重机长时间使用磨损不均匀造成主动轮直径不相等，起重机运行时，在相同的转速下，左右两侧的行程不相等，产生车体走偏啃轨。

（2）起重机前后车轮安装位置不正确或长时间运行，车轮位置发生变化，也容易造成啃轨，以下以4个车轮为例（现场桥式起重机多为8轮或16轮），分析如下。

①4个车轮的位置不是矩形，而是平行四边形或者梯形。同侧车轮中心线与轨道中心线不在一条直线上，车轮偏斜，这时就会造成啃轨。

如图1所示，仅以平行四边形为例（梯形与之类似），竖向长虚线代表轨道，车轮位置呈平行四边形，对角线位置车轮内外侧啃轨。

②车轮在水平面内的位置偏差造成的啃轨。

如图2所示，竖向长虚线代表轨道，车轮有偏斜时，当向一个方向运行时该车轮啃轨道的一侧，反方向运行时以啃轨道另一侧。

车轮与轨道的相对歪斜是导致啃轨最常见的原因。车轮的歪斜可分成两种：水平歪斜和垂直歪斜，如图3所示。

图3（a）中车轮的纵向中心线对轨道侧面不平行。图3（b）中车轮对轨道顶面有一个垂直歪斜量。当水平歪斜和垂直歪斜达到一定程度时，都会出现啃轨。

综上所述，若要保证大车不啃轨，必须同时具备两个基本条件：一是轨道是矩形，且在同一截面内的轨距偏差、轨道直线度和高度差必须符合国家标准;二是多个车轮安装直线度要与轨道保持平行，且每个车轮的中心线在水平、垂直平面内不应存在偏斜。

3.3 其他原因

（1）大车运行机构中电动机转速不一样，导致左右车轮线速度不一样，造成车体跑偏啃轨。

（2）大车运行机构中制动器，调整间隙不符合要求，造成制动力矩不等或制动器未完全打开，步调不一致，同样也会造成啃轨。

4 现场问题分析诊断

笔者所在厂1#厂房内一台250t桥式起重机，跨度为34 m，大车行走电动机和制动器为一拖四同步一体电动机，2015年5月，起重机大车在启动时或运行一段时间后，频繁出现电动机制动器压力盘吸合，车体走偏扭摆现象，无法正常使用，西门子ACS800变频器提示2310故障，故障代码表示电动机过流保护。随后笔者对大车轨道和4个电动机进行检查，发现大车轨道两侧存在少量铁屑，大车东南侧电动机制动器压力盘与电磁线圈工作间隙过大，约为5 mm（允许工作间隙为0.3～1.2 mm），维修人员将间隙调整后，行车重新启动，问题仍然存在，经过分析，笔者认为造成过流保护的原因是由于轨道啃轨所导致，之后对轨道进行测量，测量结果如下。

（1）两条轨道高度差过大，最大偏差18 mm，如图4。

（2）两条轨道轨距跨度偏差较大，最大轨距为34012 mm，最小轨距为33989 mm。

测量结果显示，大车轨距偏差和高度差均造成啃轨影响行车运行，随后笔者立即对轨道进行调整，调整完成后，啃轨现象消失，电动机过流保护现象消除。

5 结语

起重机大车啃轨是常见的现象，在日常工作中，常常会遇到啃轨问题以及啃轨引发的其他故障，无论什么故障，都要认真分析研究，找出产生啃轨和啃轨引发故障的真正原因，对症下药，采取措施，进而消除故障。另外，还要做好桥式起重机的日常维护保养工作，加强日常巡检和检查，为设备长周期运行打好坚实基础。

参考文献

[1] GB 6067.5-2014起重机械安全规程 第5部分：桥式和门式起重机[S].

[2] 起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[3] 史向东.桥式起重机大小车轨道啃轨的检测分析与研究[J].机械设计与制造，2010（5）：267-268.