高速線材公司31米跨行車啃軌原因分析及其整改

王雙泉 胡建軍

(杭州鋼鐵集團(tuán)公司設(shè)備計(jì)量管理處,浙江杭州 310022)

高速線材公司31米跨行車啃軌原因分析及其整改

王雙泉 胡建軍

(杭州鋼鐵集團(tuán)公司設(shè)備計(jì)量管理處,浙江杭州 310022)

本文就杭州鋼鐵集團(tuán)公司高速線材有限公司成品跨12.5T+12.5T、31米跨行車大車嚴(yán)重啃軌的原因進(jìn)行了分析,最終通過排除法確認(rèn)產(chǎn)生的原因系端梁變形所致。實(shí)施端梁更新后,長(zhǎng)期困擾和制約成品跨快節(jié)奏生產(chǎn)的大車車輪嚴(yán)重啃軌現(xiàn)象得以消除。

高速線材 31米跨車 啃軌 整改

高速線材公司12.5T+12.5T、31米跨電磁式行車由洛陽起重機(jī)廠制造，投運(yùn)于2004年9月，配置在成品跨，承擔(dān)著高線公司全部產(chǎn)品發(fā)貨的繁重任務(wù)。自2008年左右起開始不時(shí)出現(xiàn)大車啃軌現(xiàn)象，通過更換車輪和調(diào)整甚至更換軌道，也未能根除嚴(yán)重啃軌現(xiàn)象，且有愈演愈烈之勢(shì)，2010年后達(dá)到頂峰，消耗了大量的備件費(fèi)用。2010年至2013年間累計(jì)更換車輪17組，發(fā)生備件費(fèi)用共287980元，平均每年近96000元.該行車頻繁發(fā)生的嚴(yán)重啃軌，不僅造成了生產(chǎn)成本的升高，更為嚴(yán)重的是：頻繁的停機(jī)檢修制約了高線快節(jié)奏的生產(chǎn)，推遲了向客戶的發(fā)貨，進(jìn)而影響公司的聲譽(yù)。為了徹底改變現(xiàn)狀，技術(shù)人員從行車啃軌的各種表象入手，認(rèn)真分析造成啃軌的種種原因，最終將大車嚴(yán)重啃軌的原因鎖定在端梁的剛性不足上。通過實(shí)施兩側(cè)端梁更新，原先大車嚴(yán)重啃軌的現(xiàn)象得以消除。

1 啃軌原因分析

行車車輪輪緣和軌道之間須有一定的間隙，以保證運(yùn)行期間不至于因輕微的偏斜而造成輪緣啃軌。一般設(shè)計(jì)最大的間隙為30-40mm(我公司實(shí)際間隙為50MM)，由于起重機(jī)在運(yùn)行過程中，由于某種原因，使車輪與軌道產(chǎn)生橫向滑動(dòng)，使車輪踏面的中心線與軌道的中心線不重合，當(dāng)兩中心線偏離過大，達(dá)到上述間隙1/2時(shí)，將導(dǎo)致車輪輪緣與軌道擠緊，引起運(yùn)行阻力增大，造成整個(gè)行車靠著軌道一側(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，使車輪和軌道嚴(yán)重磨損，因此產(chǎn)生啃軌。

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。

根據(jù)多年來行車維修的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通常導(dǎo)致大車啃軌的原因有以下幾類。

1.1 車輪問題

(1)車輪的安裝位置不準(zhǔn)確引起的啃軌。1)車輪的水平偏差過大：水平偏差過大，使車輪滾動(dòng)面中心線與鋼軌中心線形成一個(gè)夾角，起重機(jī)往一個(gè)方向行駛時(shí)，車輪輪緣啃鋼軌的一側(cè);當(dāng)起重機(jī)往反方向行駛時(shí)，同一個(gè)車輪輪緣又啃鋼軌的另一側(cè)，并且啃軌的位置不固定。在車輪安裝時(shí)規(guī)定，水平偏差應(yīng)不大于L/1000(L為車輪上的測(cè)量弦長(zhǎng))，而且同一軸線上一對(duì)車輪的偏斜方向應(yīng)相反，否則車輪必然啃軌。2)車輪的垂直偏差過大：即車輪端面中心線與鉛垂線形成一個(gè)夾角，車輪處于傾斜狀態(tài)。這種情況下，車輪的滾動(dòng)面與鋼軌頂面的接觸面積變小，而單位面積的壓力增大，所以，車輪滾動(dòng)面的磨損也就會(huì)不均勻，嚴(yán)重時(shí)，車輪的滾動(dòng)面上會(huì)形成環(huán)形磨損溝。這種情況下車輪啃軌的特點(diǎn)是，車輪輪緣總是啃鋼軌的同一側(cè)，即車輪傾斜的一側(cè)，同時(shí)起重機(jī)在運(yùn)行過程中常常會(huì)發(fā)出嘶嘶聲。在車輪安裝時(shí)規(guī)定，車輪的垂直偏差應(yīng)不大于D/400，并且車輪的上部應(yīng)向外。3)車輪輪距、對(duì)角線偏差過大。

(2)同一軌道上兩車輪直線性不良，將會(huì)造成車輪啃軌。這些情況下啃軌的特點(diǎn)是車輪輪緣與鋼軌的兩側(cè)都有磨損。

(3)車輪加工誤差引起的啃軌。

車輪在加工時(shí)，由于存在誤差，造成車輪的直徑不等，如果是兩主動(dòng)車輪的直徑不等，在使用時(shí)會(huì)使左右兩側(cè)車輪的運(yùn)行線速度不一樣，行駛一段距離后，造成車體走斜，發(fā)生橫向移動(dòng)，產(chǎn)生啃軌現(xiàn)象，這對(duì)于集中驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)尤為明顯。

表1 14號(hào)行車軌距測(cè)量結(jié)果表(單位：M)

1.2 軌道問題

由于軌道安裝質(zhì)量差，造成兩條軌道偏差過大，起重機(jī)在運(yùn)行過程中，必然引起啃軌，這種情況下啃軌的特點(diǎn)是在某些地段產(chǎn)生啃軌現(xiàn)象。

(1)兩條鋼軌相對(duì)標(biāo)高偏差過大：由于兩條鋼軌相對(duì)標(biāo)高存在偏差，造成橋式起重機(jī)兩側(cè)端梁一側(cè)高，另一側(cè)低。起重機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)向低的一側(cè)產(chǎn)生橫向移動(dòng)，從而發(fā)生啃軌現(xiàn)象。

(2)兩條鋼軌水平直線度偏差過大：在安裝軌道時(shí)，如果鋼軌直線度存在偏差，鋼軌不直，造成鋼軌的水平彎曲過大，當(dāng)超出跨度公差時(shí)，必然引起車輪輪緣與鋼軌側(cè)面磨擦，產(chǎn)生啃軌現(xiàn)象。

(3)同一側(cè)兩根相鄰的鋼軌頂面不在同一水平面內(nèi)：當(dāng)起重機(jī)運(yùn)行到鋼軌接頭處，車體就會(huì)產(chǎn)生橫向移動(dòng)，從而發(fā)生啃軌現(xiàn)象。這種情況下車輪啃軌的特點(diǎn)是車輪運(yùn)行到接頭處時(shí)常常發(fā)出金屬的撞擊聲。

圖1

1.3 橋架及端梁?jiǎn)栴}

如果橋架及端梁變形，必將引起車輪歪斜和起重機(jī)跨度的變化，使端梁水平彎曲，造成車輪水平偏差、垂直偏差超差，引起車輪啃軌。

1.4 傳動(dòng)系統(tǒng)問題

傳動(dòng)系統(tǒng)制造誤差過大或者在使用過程中磨損較嚴(yán)重，會(huì)造成大車兩主動(dòng)車輪運(yùn)行速度不等，導(dǎo)致車體走斜引起啃軌。

(1)傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪間隙不等或軸鍵松動(dòng)等：對(duì)于分別驅(qū)動(dòng)的兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)其中一套的齒輪間隙較另一套的齒輪間隙大，或者某一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸鍵松動(dòng)，都會(huì)使兩主動(dòng)車輪運(yùn)行速度不等，從而引起車體走斜，發(fā)生啃軌現(xiàn)象。

(2)兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器調(diào)整的松緊程度不同：在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，如果一側(cè)制動(dòng)器的制動(dòng)間隙大，另一側(cè)制動(dòng)器的制動(dòng)間隙小，也會(huì)引起車體走斜，發(fā)生啃軌現(xiàn)象。

(3)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速差過大：對(duì)于分別驅(qū)動(dòng)的兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于兩套機(jī)構(gòu)之間沒有聯(lián)系，若兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速差過大，將會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)在運(yùn)行過程中，一側(cè)運(yùn)行速度快，而另一側(cè)運(yùn)行速度慢，引起車體走斜，發(fā)生啃軌現(xiàn)象。

2 啃軌原因確認(rèn)

為了找到造成啃軌的真正原因，以便對(duì)癥下藥，我們根據(jù)該行車的實(shí)際情況，有針對(duì)性地進(jìn)行了以下幾項(xiàng)工作：

(1)對(duì)四只車輪制造質(zhì)量進(jìn)行了測(cè)量，四只車輪外圓磨損較為均勻，直徑差在5-10MM內(nèi)，符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)電機(jī)同步檢查，我們將兩主動(dòng)端車輪用千斤頂抬離軌面，用測(cè)速表測(cè)得兩主動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速差＜1%，符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)對(duì)行車跨距和拱度進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果如表1所示。

表1顯示，軌距誤差未超標(biāo)，主梁上拱度正常。

(4)在對(duì)主梁和端梁進(jìn)行仔細(xì)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)：主梁與端梁焊縫多處開裂且曾經(jīng)多次貼鋼板重焊、四只大車車輪角尺座所有定位板都經(jīng)多次割除和重新定位，角尺座增加了多塊加強(qiáng)筋板。

另外，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)還觀察到，由于電磁掛梁較長(zhǎng)，在吸起鋼坯時(shí)受力不均勻，起升沖擊很大，肉眼可見大梁上下起伏，卸載后大梁可恢復(fù)上拱度至上表數(shù)值。

同時(shí)我們還注意到：在該廠房同一跨度內(nèi)的其它三臺(tái)行車運(yùn)行均正常，未出現(xiàn)大車車輪啃軌現(xiàn)象。

綜上所述，我們認(rèn)為：14#行車車輪制造和安裝符合技術(shù)要求、軌道標(biāo)高、軌距及其水平彎曲，以及大梁上拱度等均滿足要求，兩側(cè)電動(dòng)機(jī)同步狀況也良好，抱閘調(diào)整正常。

另外，該行車在長(zhǎng)期的起吊作業(yè)中，頻繁受交變應(yīng)力作用，曾出現(xiàn)過大梁與端梁結(jié)合部位焊縫脫開，運(yùn)行中整臺(tái)行車呈“扭動(dòng)”行進(jìn)，進(jìn)而導(dǎo)致端梁變形、出現(xiàn)大車啃軌，其后在脫焊處進(jìn)行了貼補(bǔ)鋼板的應(yīng)急處置。在后續(xù)更換車輪組時(shí)，為了調(diào)整角尺座的方便，多次將所有定位板割開重新定位。由于在歷次定位板重新定位過程中，受條件限制難以精確定位，對(duì)角線精確測(cè)量難度也較大，加上該行車本身跨度大、起吊作業(yè)時(shí)沖擊載荷大，嚴(yán)重啃軌的現(xiàn)象存在了多年，基本上靠頻繁更換車輪維持生產(chǎn)，因此我們確信造成大車車輪啃軌現(xiàn)象，系端梁不可逆轉(zhuǎn)的“疲勞”變形引起運(yùn)行過程對(duì)角線動(dòng)態(tài)變化并超標(biāo)所導(dǎo)致。

3 整改方案確定及實(shí)施效果

根據(jù)以上分析，投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)9年的這臺(tái)電磁式行車，由于端梁在長(zhǎng)期頻繁交變應(yīng)力作用下，與主梁結(jié)合處金屬發(fā)生“疲勞”損壞并累及整個(gè)端梁，僅靠“割割補(bǔ)補(bǔ)”已無法恢復(fù)端梁鋼板的原有狀態(tài)，因而啃軌的現(xiàn)象無法根治。因此，要根治嚴(yán)重啃軌，唯一有效的辦法就是更換兩側(cè)的端梁(包括聯(lián)接梁)。在對(duì)端梁進(jìn)行更換的同時(shí)，將上下蓋板的厚度由原來16mm增加至24mm、再增加連接箱梁內(nèi)部和角尺座處筋板密度，以進(jìn)一步增強(qiáng)端梁的整體剛性。(擬更換的端梁見圖1)。

就地實(shí)施端梁更新過程中，應(yīng)著重注意并控制好以下幾個(gè)方面。

(1)用經(jīng)緯儀測(cè)量并校對(duì)兩根主梁外側(cè)的端梁兩端尺寸相等。

(2)用吊線法測(cè)量及校對(duì)端梁垂直傾斜〈4mm(b〈H/200)。

(3)用水平儀測(cè)量及調(diào)整使每根端梁兩端高低差〈2mm，兩根端梁四端頭高低差≤3mm，兩根端梁在橋架同一側(cè)高低差≤3mm，對(duì)角差≤5mm。

(4)用水平儀復(fù)測(cè)及調(diào)整至端梁四端在水平面內(nèi)尺寸精度符合要求的情況下點(diǎn)焊工藝定位角鋼，以防吊裝過程變形。

(5)在吊裝端梁時(shí)注意端梁旁彎對(duì)稱向外。

(6)車輪安裝完畢后，對(duì)四個(gè)大車輪的對(duì)角線進(jìn)行測(cè)量，使其誤差〈5mm。

(7)在地面對(duì)拼接完成的行車整車進(jìn)行全面檢測(cè)，檢驗(yàn)合適后，端梁與主梁連接處增設(shè)工藝板，以加強(qiáng)端梁抗水平側(cè)向沖擊，保證整車吊裝就位過程不發(fā)生永久性變形，爾后方可進(jìn)行吊裝。

按既定方案實(shí)施兩側(cè)端梁(包括連接梁)更新后，經(jīng)過一年多運(yùn)行檢驗(yàn)，行車整體運(yùn)行情況良好，嚴(yán)重啃軌現(xiàn)象得以消除，達(dá)到了預(yù)期目的，從而也驗(yàn)證了當(dāng)初對(duì)大車嚴(yán)重啃軌原因判斷的正確性。一年來未發(fā)生過因啃軌導(dǎo)致輪緣磨損超標(biāo)而更換車輪，該行車的穩(wěn)定順行，確保了成品發(fā)貨的及時(shí)性，消除了制約我公司高速線材高效生產(chǎn)的瓶頸。

[1]GB50278-2010.起重設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB/T10183.1-2010/ISO 12488-1：2005.起重機(jī) 車輪及大車和小車軌道公差[S].

王雙泉(1960—),男,河南林州人,大專,職稱：工程師,研究方向：冶金機(jī)械;

胡建軍(1962—),男,浙江杭州人,大專,職稱：工程師,研究方向：冶金機(jī)械。