卸船機(jī)主小車車輪偏心軸承箱調(diào)整偏斜分析

何 敏

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司 廣東湛江524000)

1 前言

偏心軸承箱近年在卸船機(jī)主小車上應(yīng)用廣泛，其優(yōu)異的便捷調(diào)整性能使其廣受歡迎。偏心軸承箱主要用來(lái)調(diào)整小車車輪的水平偏斜，水平偏斜值是車輪的重要技術(shù)參數(shù)，其過(guò)大會(huì)造成啃軌，增大小車運(yùn)行阻力，產(chǎn)生不必要的振動(dòng)和噪音，加劇車輪和軌道的磨損，對(duì)卸船機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性也會(huì)造成一定影響。車輪運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著應(yīng)力的釋放、軌道上雜物的影響等都會(huì)使車輪產(chǎn)生水平偏斜，傳統(tǒng)的軸承箱(如角型軸承箱、45°剖分軸承箱等)只具備固定車輪的作用，安裝后的車輪若想進(jìn)行水平調(diào)整，需將車輪組拆卸重新調(diào)整裝配。偏心軸承箱的出現(xiàn)迅速的被卸船機(jī)采用，得益于其優(yōu)異的可調(diào)整方式及精度控制。但偏心軸承箱在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題，本文將重點(diǎn)探討偏心軸承箱在調(diào)整車輪水平偏斜過(guò)程中，會(huì)不會(huì)給車輪帶來(lái)垂直偏斜，如果有垂直偏斜，應(yīng)該采取什么措施防止垂直偏斜的產(chǎn)生。

2 采用偏心軸承箱調(diào)整偏斜

圖1及圖2所示，卸船機(jī)小車車輪采用單輪緣，小車車輪寬205mm，軌道寬度為120mm，軌道中心線位于小車車輪輪緣側(cè)90mm處，實(shí)測(cè)輪緣厚度為15mm，當(dāng)車輪中心線與軌道中心線重合時(shí)，車輪與軌道之間的間隙d間隙=90－120/2－15=15mm。

卸船機(jī)小車在運(yùn)行過(guò)程中隨著車輪裝配應(yīng)力的釋放、軌道表面不平整等因素造成的動(dòng)載荷沖擊的影響會(huì)造成車輪產(chǎn)生水平偏斜，加之車輪與軌道的間隙僅15mm，易造成卸船機(jī)小車啃軌，產(chǎn)生不必要的振動(dòng)和摩擦，影響卸船機(jī)使用壽命。因此有必要采取偏心軸承箱及時(shí)調(diào)整卸船機(jī)小車車輪的水平偏斜。

圖1 軌道橫截面圖

圖2 車輪與軸承箱的裝配圖

圖3 偏心軸承箱的外觀示意圖

3 偏心軸承箱工作原理分析

3.1 偏心軸承箱結(jié)構(gòu)

如圖3所示為現(xiàn)在較為普遍采用的偏心軸承箱形式，將軸承箱外圈等分，并在軸承箱底部打兩點(diǎn)沖眼做標(biāo)記，便于后續(xù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度。

具體做法如圖3所示，在軸承箱的外圈上直接沖孔，將外圓均分為24等分，每相連兩圓心的圓心角為15°，在實(shí)際操作過(guò)程中可以便捷的計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度。

圖4為偏心軸承箱剖面圖。偏心軸承箱的偏心量E為0.5mm，A基準(zhǔn)的軸線為偏心軸承箱外圓中心線，B基準(zhǔn)的軸線為偏心軸承箱內(nèi)圓中心線。在此將選用調(diào)心滾子軸承安裝車輪軸，利用調(diào)心滾子軸承的允許偏心角度，通過(guò)旋轉(zhuǎn)偏心軸承箱達(dá)到改變車輪軸水平角度的目的。

圖4 偏心軸承箱剖面圖

3.2 車輪水平偏斜角度公式推導(dǎo)

根據(jù)圖5所示，將車輪安裝在偏心軸承箱里后，軸承箱的支撐距離為:L=303mm。

又如圖6、圖7所示，假設(shè)偏心軸承箱一端旋轉(zhuǎn)30°，另一端不旋轉(zhuǎn)。如圖6所示直線FG旋轉(zhuǎn)至F1G1處，直線HI旋轉(zhuǎn)至H1I1處，按偏心量E取0.5mm，可以做出如下推算。

圖5 偏心軸承箱裝配圖

圖6 偏心軸承箱旋轉(zhuǎn)圖

圖7 偏移量計(jì)算示意圖

圖7中OB是圖6中FG的一部分，由圖6可知FG⊥HI，∴OB⊥HI。OD與HI為圖4中的兩條中心線，偏心距為E=0.5，由此可知 OD∥HI。因而得到:

△OBC為直角三角形，直線HI旋轉(zhuǎn)30°后形成新的直線BC，直線OB旋轉(zhuǎn)30°后形成新的直線 OC，由此可知∠CBI=30°，令 CBI= θ=30°，因?yàn)镺B垂直HI，可以得知∠COB=30°，做垂線CD⊥OD，可知∠OCD=30°。

在直角△OBC中OC=OB×cos30°

由(1)可知 OB=0.5mm，所以

在直角△ODC中，OD=OC×sin30°

由圖可知OD為偏心軸承箱旋轉(zhuǎn)后的水平偏移距離，所以

水平偏移距離=OD=OC×sin30°

由(2)式可知，OC=0.43mm，所以

垂直偏移距離:AB=OB－OA

由式(1)可知 OB=0.5mm

在直角△OAC中

OA=OC ×cos30°=0.43 ×cos30°=0.37mm

所以

設(shè)車輪的偏斜角度為β，由于軸承箱的支撐距離L=303mm與軸承箱旋轉(zhuǎn)30°后的水平偏斜距離OD=0.215mm，兩數(shù)據(jù)大小差異過(guò)大，所以只繪制示意圖，如圖8所示。

圖8 車輪偏斜角度計(jì)算示意圖

由圖可知，Tanβ=OD/L

Tanβ =OD/L=0.215mm/303mm=0.000709

通過(guò)計(jì)算可以推導(dǎo)tanβ的通用計(jì)算公式

Tanβ=OD/L

OD=OC×sinθ(θ為偏心軸承箱旋轉(zhuǎn)角度)OC=OB ×cosθ=E ×cosθ

OD=E ×cosθ×sinθ

所以

式中 θ—端蓋旋轉(zhuǎn)角度，由圖3知，可以通過(guò)軸承箱表面的旋轉(zhuǎn)孔讀取;

L—軸承箱的支撐距離可以實(shí)測(cè);

E—偏心量，均為已知數(shù)據(jù)。

所以通過(guò)公式(5)計(jì)算車輪的偏斜角度。

在這個(gè)模擬過(guò)程中只旋轉(zhuǎn)了一個(gè)端蓋，如果兩個(gè)端蓋同向旋轉(zhuǎn)的話，它們將車輪軸往同一個(gè)方向推，故

當(dāng)兩個(gè)端蓋反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們將車輪軸往相反的方向推，同理可得:

3.3 水平偏斜角度公式在實(shí)際應(yīng)用中的分析

在偏斜角度公式推導(dǎo)過(guò)程中，存在一個(gè)問(wèn)題，那就是如果只旋轉(zhuǎn)一個(gè)端蓋則會(huì)出現(xiàn)垂直偏斜。如果同時(shí)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)端蓋而角度不同依然會(huì)存在垂直偏斜，只有兩個(gè)端蓋同時(shí)旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)的角度相同時(shí)才能有效的避免產(chǎn)生垂直偏斜。而同向旋轉(zhuǎn)相同角度已經(jīng)證明tanβ=0，毫無(wú)意義。

根據(jù)以上兩點(diǎn)，在偏心軸承箱的實(shí)際操作過(guò)程中，完全有理由采用兩個(gè)端蓋同時(shí)旋轉(zhuǎn)，且反向旋轉(zhuǎn)相同角度的方式來(lái)調(diào)整。

3.4 偏心軸承箱規(guī)范化調(diào)整的意義

卸船機(jī)小車的運(yùn)行速度是4m/s，在通過(guò)鉸點(diǎn)連接的大梁上行走，它的運(yùn)行將使卸船機(jī)承載大量的動(dòng)載荷，并且會(huì)對(duì)大梁連接鉸點(diǎn)造成一定量的沖擊。如果在調(diào)整小車車輪水平偏斜的時(shí)候，忽視了對(duì)垂直偏斜的影響，無(wú)疑將增加這部分動(dòng)載荷和沖擊。車輪的垂直偏斜還將影響車輪與軌道的貼合，在高速運(yùn)行下車輪與軌道若沒(méi)有正常貼合，將影響軌道和車輪的使用壽命。所以在施工操作中，應(yīng)注重偏心軸承箱的調(diào)整方式。

4 結(jié)論

通過(guò)研究可以得出以下結(jié)論:

在調(diào)整卸船機(jī)小車車輪水平偏斜時(shí)，應(yīng)該采用兩個(gè)端蓋同時(shí)旋轉(zhuǎn)，且反向旋轉(zhuǎn)相同角度的方式調(diào)整，這樣可以有效的避免車輪產(chǎn)生不必要的垂直偏斜。

在調(diào)整卸船機(jī)小車車輪水平偏斜時(shí)應(yīng)注意避免垂直偏斜的產(chǎn)生，可以減小卸船機(jī)承受的動(dòng)載荷，并有效的保證車輪及軌道的使用壽命。

［1］丁琦等.偏心軸承箱結(jié)構(gòu)車輪組在起重機(jī)中的應(yīng)用［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2004(3):50 －51.

［2］成大先等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.