溪洛渡電站地下廠房1 000/100 t橋機(jī)啃軌原因分析及解決方法

董萬里

（溪洛渡水力發(fā)電廠，云南永善，657300）

1 工程概述

橋（門）式起重機(jī)大車或小車在運(yùn)行過程中,車輪輪緣與軌道側(cè)面接觸,產(chǎn)生水平側(cè)向推力,引起輪緣與軌道間隙變小，出現(xiàn)的顯著磨損現(xiàn)象通常稱為啃軌[1，2]。近年來，一些橋（門）機(jī)使用廠家甚至科研單位均對(duì)橋機(jī)啃軌原因及解決方法進(jìn)行了深入分析，例如梅山鋼鐵股份有限公司萬明輝[3]對(duì)熱軋廠橋式起重機(jī)啃軌原因與啃軌的檢驗(yàn)方法進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步提出熱軋廠應(yīng)對(duì)橋式起重機(jī)啃軌所采用的處理方法；浙江眾擎起重機(jī)械制造有限公司俞楚勇[4]對(duì)國(guó)內(nèi)常見的橋式起重機(jī)啃軌原因進(jìn)行了綜合分析，并分別針對(duì)相應(yīng)原因提出了有借鑒意義的處理方法。然而，溪洛渡電站1 000/100 t橋式起重機(jī)位于地下（山體內(nèi)），長(zhǎng)期受到地下巖石內(nèi)應(yīng)力釋放影響，同時(shí)該橋機(jī)跨度高達(dá)28 m，針對(duì)如此大跨度、大起重量且運(yùn)行于復(fù)雜地理環(huán)境中的地下廠房橋式起重機(jī)之啃軌分析，國(guó)內(nèi)外較少見。筆者對(duì)目前溪洛渡地下廠房1 000/100 t橋式起重機(jī)已出現(xiàn)啃軌的情況進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施，確保溪洛渡地下廠房大跨度橋機(jī)的正常運(yùn)行，同時(shí)為國(guó)內(nèi)外同類型、同運(yùn)行條件的橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2 故障現(xiàn)象

溪洛渡右岸地下廠房1號(hào)大橋機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行8個(gè)月左右出現(xiàn)下游側(cè)大車行走左一車輪內(nèi)側(cè)行走軸承損壞，同時(shí)另一臺(tái)相同工況橋機(jī)也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。經(jīng)過進(jìn)一步實(shí)地測(cè)量檢查，發(fā)現(xiàn)存在如下3個(gè)特點(diǎn)：

（1）此次損壞的橋機(jī)大車行走軸承均為下游內(nèi)側(cè)，屬同側(cè)；

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)橋機(jī)均是上游側(cè)（導(dǎo)向側(cè)）車輪外緣貼緊軌道，下游側(cè)（非導(dǎo)向側(cè)）車輪內(nèi)緣貼緊軌道（如圖1所示）；

（3）上游側(cè)車輪外緣、下游側(cè)車輪內(nèi)緣有大量磨削，存在不同程度的啃軌現(xiàn)象（如圖2所示）。

圖1 車輪內(nèi)緣貼緊軌道Fig.1 The inner edge of the wheel against the track

圖2 啃軌現(xiàn)象Fig.2 Gnawing track

3 啃軌原因分析

橋式起重機(jī)啃軌現(xiàn)象表現(xiàn)形式多種多樣，有時(shí)一側(cè)啃軌，有時(shí)兩側(cè)啃軌，有時(shí)一個(gè)車輪啃軌，有時(shí)所有車輪均啃軌?？熊壴蛞埠軓?fù)雜，有加工誤差、安裝誤差，有軌道、車輪、橋架的因素，也有維護(hù)、運(yùn)行環(huán)境等各方面因素。針對(duì)溪洛渡電站橋式起重機(jī)特殊的運(yùn)行環(huán)境，擬從以下幾個(gè)方面分析橋機(jī)啃軌原因。

3.1 加工與安裝誤差

車輪與軌道的間隙在設(shè)計(jì)上為定值，導(dǎo)向側(cè)車輪踏面寬140 mm，非導(dǎo)向側(cè)車輪踏面寬160 mm，軌道寬120 mm。在理想狀態(tài)下，車輪位于軌道中間位置，導(dǎo)向側(cè)車輪與軌道兩邊間隙均為10 mm，非導(dǎo)向側(cè)車輪與軌道兩邊間隙均為20 mm。

橋機(jī)正常行走時(shí)，車輪很難保證在軌道中間行走，導(dǎo)向側(cè)車輪會(huì)有一邊貼緊軌道，起導(dǎo)向作用。在導(dǎo)向側(cè)車輪外側(cè)靠緊軌道時(shí)，橋機(jī)整車會(huì)向下游側(cè)移動(dòng)10 mm，導(dǎo)致非導(dǎo)向側(cè)車輪內(nèi)側(cè)與軌道的間隙減小10 mm。

輪距的設(shè)計(jì)要求是28000±4mm。按GB10183-2005要求的計(jì)算公式，當(dāng)S＞10 m時(shí)，△S=±［3+0.25×（S-10）］mm，軌距安裝要求應(yīng)達(dá)到（28 000±7.5）mm。從設(shè)計(jì)上最不利的情況考慮：當(dāng)橋機(jī)導(dǎo)向側(cè)（上游側(cè)）車輪外側(cè)貼緊軌道，即車輪向下游側(cè)平移10 mm，橋機(jī)輪距取最大正誤差+4 mm，軌道軌距取最大負(fù)誤差-7.5 mm時(shí)，非導(dǎo)向側(cè)車輪內(nèi)側(cè)與軌道之間的間隙為A：

此時(shí)非導(dǎo)向側(cè)車輪與軌道間隙為負(fù)值，會(huì)出現(xiàn)磨損即會(huì)發(fā)生啃軌。橋機(jī)加工誤差與軌道安裝誤差必須統(tǒng)籌考慮，做到系統(tǒng)的公差配合，才能盡量克服啃軌。

3.2 巖錨梁的變形

2009年2月，對(duì)安裝完成的軌道進(jìn)行驗(yàn)收，其軌距驗(yàn)收數(shù)據(jù)為（28 000-3）～（28 000+2）mm。2010年8月，測(cè)量人員對(duì)軌道中心距離進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 軌道測(cè)量數(shù)據(jù)Fig.3 Measured data of the tracks

設(shè)計(jì)軌距為28.000 0 m，圖3是以27.995 0 m為基準(zhǔn)測(cè)量上、下游軌道中心線距該基準(zhǔn)距離的偏差，分別記作a和b。軌距偏差△S=（27 995+a+b）-28 000，單位：mm，根據(jù)測(cè)量計(jì)算出軌道中心偏差見表1。

從表1可以看出，15號(hào)機(jī)處軌距變形最大，為（28 000-11）mm。此值遠(yuǎn)超出GB 10183-2005要求的（28 000±7.5）mm，這樣大的變形嚴(yán)重影響了橋機(jī)軌道的軌距和直線度，會(huì)直接導(dǎo)致車輪啃軌。這說明山體內(nèi)應(yīng)力釋放造成巖錨梁的變形，這是造成橋機(jī)啃軌不可忽略的因素。

4 解決大車行走機(jī)構(gòu)啃軌的方法

根據(jù)上述啃軌原因分析，總結(jié)出針對(duì)溪洛渡地下廠房特殊運(yùn)行情況防止大車行走機(jī)構(gòu)啃軌的方法：

（1）嚴(yán)格控制橋機(jī)主梁、車輪的加工精度及軌道的制造和安裝精度，將誤差控制在允許范圍內(nèi)；

表1 軌道偏差Table 1 Deviation of the tracks

（2）地下廠房是將山體開挖出洞，然后再用錨桿固定并澆筑混凝土襯砌保護(hù)巖面，這樣整個(gè)洞室會(huì)因山體應(yīng)力的釋放而發(fā)生一定量的變形。橋機(jī)軌道安裝時(shí)，根據(jù)巖錨梁變化趨勢(shì)以及GB 10183-2005，結(jié)合實(shí)際情況將軌道跨距調(diào)整為最大正偏差，可以有效地解決山體變形的影響。在溪洛渡電站地下主廠房，這個(gè)數(shù)據(jù)為（28 000+7.5）mm。

5 結(jié)語

目前溪洛渡電站地下廠房1 000/100 t橋式起重機(jī)使用過程中，采用上述方法有效控制了啃軌現(xiàn)象的發(fā)生，圓滿完成了18臺(tái)770 MW水輪發(fā)電機(jī)組的安裝任務(wù)，也為同類水電站地下廠房橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)提供了借鑒。

[1]梁冰.橋式起重機(jī)大車輪的常見故障及解決方法[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2012(5):197-198.

[2]楊曉芳，姚燕.橋式起重機(jī)啃軌分析及排除方法[J].世界采礦快報(bào),1998,14(10)：44-46.

[3]萬明輝.橋門式起重機(jī)啃軌原因分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2001,27(12):23-25.

[4]俞楚勇.論橋式起重機(jī)常見故障及維修保養(yǎng)[J].價(jià)值工程,2011,30(36):32.