水平导向轮装置在板卷厂板坯库起重机上的应用

俞亮亮

(南京钢铁股份有限公司第二炼钢厂，江苏 南京 210000)

0 前言

板卷厂板坯库的7台板坯夹钳起重机，跨度为37m，用于吊运连铸下线的炽热板坯，投产之初行车啃轨现象较轻，但渐渐地啃轨现象越来越严重，虽然经过多次调整，都收效甚微，车轮消耗量非常大，且发生了大车爬轨，甚至脱轨的严重设备故障，给生产成本、生产顺行及安全都带来了较大的隐患。为了有效解决这一问题，决定在其中一台行车上加装水平导向轮装置进行试验。

1 水平导向轮的结构形式

由于起重机大车在两个方向行走都有严重的啃轨现象，且在轨道两侧均啃，因此，水平导向轮装置应设置在同一端梁的轨道两侧，另一侧端梁为自由端。

该跨的大车轨道采用QU100轨道，轨道头部侧面斜度为1∶10，为了使导向轮踏面与轨道侧面充分接触，导向轮踏面也应设置成1∶10锥面(如图1所示)。

图1 水平导向轮的结构

图2 水平侧向系数

2 水平侧向力的计算

水平轮所受侧向力Ps与水平导向轮轮距B所形成的力偶应与起重机偏斜时偏转力矩Pw×S平衡，即：

Ps×B=Pw×S

因此可推导出 Ps=Pw×S/B

式中：S—起重机跨度，Pw—起重机两侧驱动力力差。

根据国家标准GB3811-2008《起重机设计规范》，Pw可按照下式近似计算：

Pw=0.5λ∑R

式中：λ—水平侧向力系数，与起重机跨度和水平导向轮轮距之比S/B有关，按图2所示曲线取值。

∑R—起重机产生侧向力一侧相应车轮最大静轮压之和，采用水平导向轮时，∑R按下列情况计算：

(1)一侧轨道有2个车轮时，按2个车轮轮压之和计算；

(2)一侧轨道有4个车轮时，按紧靠水平导向轮车轮轮压之和计算；

(3)一侧轨道有6个及以上车轮，按紧靠水平导向轮大车台车组轮压之和计算。

如上所述，要减小水平侧向力，在行车外形尺寸都确定的情况下，只有增加水平导向轮的轮距。因此，本次行车加装导向轮装置选择在端梁最外侧，即可计算出水平导向轮所受的侧向力为：

Ps=Pw×S/B=0.5λ∑R×S/B=0.5×0.75×870×37÷12=1006.7kN

式中，λ取值：水平导向轮轮距为12m，跨距为37m，按照图2曲线取值为0.75；

∑R取值：按照∑R计算方法，紧靠水平导向轮台车组的轮压之和为435+435=870kN。

根据计算出来的作用于水平导向轮的侧向力，即可对导向轮的轮压、导向轮轮轴强度、导向轮轴承选型及导向轮支架强度等一系列的计算，在此不做详细计算。

3 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，另外起重机在运行中跑偏导致水平轮与轨道有磨损，所以轨道和水平轮之间必须留有一定量的间隙。根据GBT10183.1-2010《起重机车轮及大车和小车轨道公差》的规定，在水平导向轮轮距B长度范围内的极限偏差为：|Δ|≤0.5B=0.5×12=6mm。

因此，轨道与水平导向轮的初始间隙e取6mm。由于导向轮及轨道在使用过程中会磨损，间隙会慢慢变大，就会使得水平导向轮纠偏的效果会降低。为了弥补使用过程中的磨损量，将导向轮轮轴设计成偏心轴，偏心轴的偏心距E为12mm，当间隙偏大纠偏效果不好时，就可以调整偏心轴来弥补，见图3，当偏心轴的偏心方向与轨道平行时为初始间隙(图中6位置)，当两者垂直时为可调整最大范围(图中1、11位置)，图中数字表示偏心轴定位孔编码。表1为每个编码位置的调整量，负值表示与轨道间隙减小。

图3 偏心轴

调整螺栓位置1234567891011偏心距离(mm)-12-10.76-7.57-4.02-1.0501.054.027.5710.7612

4 水平导向轮装置日常维护

水平导向轮的日常检查维护非常重要，如检查及维修不到位，将会导致非常严重的后果，下面结合本人的工作经验，介绍一下需要重点检查的部位：

(1)安装有导向轮一侧的大车轨道，由于经常受到侧向力的作用，轨道压板螺栓可能会松动，轨道接头可能断裂、错位；

(2)导向轮踏面的磨损情况，一旦磨损量大到影响导向轮的纠偏效果，要及时进行调整，如磨损太大无法满足调整要求时要及时进行更换；

(3)导向轮轴承润滑及固定内圈的压盖螺栓紧固情况；

(4)导向轮装置与起重机本体连接部位螺栓紧固情况及焊缝有无裂纹。

5 结语

板卷厂在该台行车改造1年后，对改造前后车轮消耗情况进行了统计。改造前：1年车轮消耗消耗量平均24个左右；改造后：1年车轮消耗消耗量平均4个，导向轮消耗4个，从中可以看出，加装水平导向轮装置后，车轮消耗明显减少，效果非常明显。

[1] 起重机设计规范(GB3811-2008)[S].

[2] 起重机车轮及大车和小车轨道公差(GBT10183.1-2010)[S].