浅谈起重机车轮调整参数与啃轨的关系

侯红军　卢秀芹

摘要：啃轨对起重机危害很大，易造成车轮轨道磨损，增加运行阻力，电机负荷增大甚至烧毁等。因此，有效的解决啃轨问题，是延长设备使用寿命的重要方法，本文通过数学模型理论分析，进行阐述车轮调整参数所导致的尺寸变化对啃轨的影响。

关键词：桥、门式起重机；啃轨；车轮影响；常见故障；排除方法

前言：

什么是“啃轨”？

当起重机在运行中车轮与轨道产生横向滑动，车轮轮缘与轨道挤紧，增大了两者之间的摩擦，致使轮缘和道轨磨损，这种现象就叫“啃轨”。起重机运行时多少都会出现不同程度的啃轨现象，影响设备安全使用。因此，正确及时判断是否出现啃轨故障，对提高设备利用率、降低维修费用以及安全生产意义重大。

车轮啃轨对起重机危害很多，例如，车轮轨道磨损出现，缩短使用寿命，增加运行阻力，影响减速机运转，电机负荷增大，甚至出现烧电机，断轴现象引起起重机震动冲击；严重时会使负荷摆动过大，产生脱轨，发生人身或设备安全事故。

啃轨现象分析

1、啃轨现象的表现

1）道轨侧面或车轮轮缘内侧有摩擦痕迹，严重时产生毛刺或掉铁屑。

2）在短距内轮缘与轨道间隙有明显的变化。

3）车体产生偏斜车轮走偏，有响亮的啃轨声。

4）啃轨严重时，会发出撞击声，甚至出现爬轨。

2、啃轨造成的后果

1）缩短车轮寿命。严重的只能使用1-2年，特别严重的仅使用1-3个月。

2）加快轨道的磨损。啃轨产生的大侧向力，能使轨道位置偏移。

3）增大运行阻力，增加电机功率消耗和机构的传动负载。

啃轨原因分析

由于啃轨原因的多样性，因此不可能进行全面的解决与分析，因此我们从车轮方面的影响入手分析，来简单了解车轮几何尺寸，位置对啃轨的影响程度。

1、主动车轮轮径不同

车轮的加工均有公差范围，因此两个主动车轮轮径存在加工误差时，势必存在加工误差d，因此每转一圈行走距离不等，直径大的一侧逐渐靠前，终使车体歪斜，从而产生啃轨。

以QD5-31.5 A5的产品为例，跨度31.5m，大车车轮直径500mm（偏差范围：-0.155mm-0nnn），小车轨距1.4m，小车车轮直径250nnn（偏差范围：-0.115mm-0nnn）。以误差极限取值，车轮每转一圈，大车（桥架）两侧车轮相差0.155π=0.4869mm，靠前量所形成的夹角α值为：tgα=0.4869/31500=0.15457/10000；同理计算，小车（架）两侧车轮相差0.115π=0.3613mm，靠前量所形成的夹角β值为：tgβ=0.3613/1400=2.58071/10000。

依据GB/T14405-2011，以M5-M7工作级别（镗孔），取值范围为：≤0.0004判断，当大车轮运行超过3圈，小车轮运行超过2圈即可抵消车轮的预设水平夹角而造成啃轨。

2、四个车轮的位置不当

即四角不是矩形，同侧两车轮中心不在一条线上，无论时主动轮还是被动轮，车轮偏斜都会造成啃轨。

车轮呈平行四边形，轨距相等，对角线D₁>D₂时，绝对矩形面积减小，车轮轨距尺寸同时变小（基距不变），从而稀释掉部分偏差，当尺寸小于轨距的尺寸时，极易造成啃过，并且啃轨的位置在对角线较小的两个车轮上。

车轮呈梯形，轨距不等，对角线D₁=D₂（或相近）时，同样绝对矩形面积减小，车轮轨距以小尺寸为准，当尺寸小于轨距的位置时造成啃过，啃轨的位置在轨距较小的两个车轮上；若此时两主动轮水平夹角不一致（或相差较大），则还会出现车架旋转，最终軌距较大一端的一个车轮也会出现啃轨。

3、车轮的水平偏斜超差

车轮的水平偏斜，即踏面中心线与道轨中心线在水平面上形成的夹角。这是车轮速度V可以分解为两个方向的速度，一个是平行于车轮道轨的速度Vx，此力使车轮向前运行；另一个是垂直于车轮道轨的速度Vy，此力使车轮产生横向滑动，如果速度Vy过大，且没有足够的间隙来克服横向滑动的距离（如果在整条道轨上往返多次运行后，任意位置时仍有间隙，且对称时，则不会产生啃轨），则极易造成啃轨。

通常情况下，以跨度方向的两个车轮夹角形成“/＼”、“＼/”、“||”三种，两两结合，可形成多种组合，本文以“内八字”（主动侧、被动侧，车轮夹角均在内侧）为讨论样本。

当夹角调整完毕后，夹角调整分别为：主动车轮1为α₁、主动车轮2为α₂、被动车轮1为β₁、被动车轮2为β₂（α为主动轴，β为被动轴；1、2各据一侧）。根据α₁-α₂和β₁-β₂与“0”的关系（设差值>0、=0或者<0），计算产生的运动情况，最终总结有三种可能：

1）向一个方向平移；在往返运动后，由于侧向力（合力）的作用，单沿车轮时，啃轨的位置在一侧导轨的外侧；双沿车轮时，啃轨的位置在一侧道轨的外侧和另一侧道轨的内侧，且同一轨道侧的车轮同时啃轨（取决于车轮与轨道的间隙）。长度由α₁-α₂或β₁-β₂的大小决定（由于两个相差较小，故忽略差异，仅考略与“0”的大小差异）。运行轨道测的轨距与车轮测的轨距差：S'=（B-b+△S）/2；啃轨长度为：S-[S/tg（α₁-α₂]或S-[S/tg（β₁-β₂）]。

其中：△S：为车轮测量轨距偏差

B：为车轮厚度

b：为道轨头宽尺寸

S：为运行轨道长度

2）以一轴中心为圆心旋转；在往返运动后，由于侧向力（合力）的作用，由于侧向力（合力）的作用，单沿车轮时，啃轨的位置在一侧导轨的外侧；双沿车轮时，啃轨的位置在一侧道轨的外侧和另一侧道轨的内侧（同上），且非圆心轴（两车轮夹角差不等于零的轴）的车轮啃轨，啃轨长度，计算方法同上。

3）以车架中心为圆心旋转。在往返运动后，由于侧向力（合力）的作用，单沿车轮时，啃轨的位置在一侧导轨的外侧，而另一侧道轨啃轨侧在里面；双沿车轮时，两条道轨的两侧均有啃轨的痕迹。由于两侧（基距方向）车轮夹角差值相反，故啃轨长度为：S-S'/tg[（α₁-α₂）+（β₁-β₂）]

其他啃轨现象

很多多种原因都能造成啃轨，因此不仅仅是只有上述问题造成的啃轨，更多的还是要结合实际工作现场解决，如：

1、装配问题和加工误差造成的啃轨

1）两组车轮装配松紧度不一致

2）两侧车轮传动电机转速、减速机速比不同等

3）两端机组制动器调整的松紧度不同

4）安装轨道的梁（机构件）水平弯曲太大

2、操作不合理

1）经常使用一侧，使该侧轮压长时间保持高位，致使阻力大

2）启动或停止操作过猛，使车轮空转打滑

3、梁（机构件）变形

1）主梁桥架旁弯、端梁水平弯曲、对角线长度超差等

2）主梁桥架垂直下挠、车轮垂直偏斜超差

总之，对待啃轨问题要不断积累经验，并结合实际情况，实际工况进行调整，更多的还是依据个人的经验，因此对个人来说，要不断的学习，提升解决问题的能力。