大型起重機(jī)車輪平衡架用的軸端固定裝置

秦 毅

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

有軌式車輪裝置是起重機(jī)常見(jiàn)的運(yùn)行支承裝置，這種裝置承載能力大，運(yùn)行阻力小，制造和維護(hù)費(fèi)用少，是起重機(jī)上關(guān)鍵的零部件。受基礎(chǔ)構(gòu)造的限制，常采用增加車輪數(shù)目的方法來(lái)降低輪壓，為使各個(gè)車輪所受輪壓相等，國(guó)內(nèi)外多采用平衡梁的方法。平衡梁?jiǎn)为?dú)加工制作，裝配時(shí)通過(guò)平衡軸將其與橋架進(jìn)行連接固定。該平衡軸受力較復(fù)雜，本文結(jié)合傳統(tǒng)的軸端擋板結(jié)構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，提出一種新型的軸端固定裝置。

1 傳統(tǒng)軸端擋板結(jié)構(gòu)形式

在起重機(jī)械中，有很多軸類零件與部件進(jìn)行鉸接，應(yīng)用非常廣泛，其形式也多種多樣。常用軸端擋板的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種。

1.1 矩形雙孔擋板

矩形雙孔擋板如圖1所示，矩形板上鉆有2個(gè)螺栓孔，在軸的固定端需要開(kāi)有1個(gè)槽，擋板卡入槽內(nèi)并用2個(gè)螺栓緊固即可鎖緊軸類零件。矩形雙孔擋板的設(shè)計(jì)和尺寸選擇通常參考標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ 4348，適用于無(wú)軸向載荷的固定[1-2]。

圖1 矩形雙孔擋板簡(jiǎn)圖

1.2 梨形擋板

梨形擋板如圖2所示，擋板上開(kāi)有一大一小2個(gè)孔，其大孔與軸配合并焊接在一起，在小孔中用螺栓對(duì)整個(gè)軸進(jìn)行固定。這種結(jié)構(gòu)可有效限制軸的軸向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。若軸承受轉(zhuǎn)矩太大而緊固螺栓不能滿足剪切強(qiáng)度，易發(fā)生緊固螺栓被剪斷，導(dǎo)致軸的鎖緊失效。

圖2 梨形擋板簡(jiǎn)圖

1.3 單孔軸套

單孔軸套如圖3所示，軸套裝入軸的固定端，其上的徑向孔與軸的徑向孔對(duì)準(zhǔn)，然后用螺栓貫穿軸和軸套的徑向孔進(jìn)行緊固，依靠軸套與安裝座平面之間的接觸限制軸的軸向移動(dòng)，但摩擦力會(huì)使軸隨著旋轉(zhuǎn)部件而旋轉(zhuǎn)。

圖3 單孔軸套簡(jiǎn)圖

1.4 圓形軸端壓環(huán)

圓形軸端壓環(huán)如下頁(yè)圖4所示，壓環(huán)的內(nèi)孔壓在軸的軸肩上，壓環(huán)用螺栓緊固在安裝座上。這種結(jié)構(gòu)需要在軸的兩端同時(shí)采用該結(jié)構(gòu)才能進(jìn)行軸向移動(dòng)的限制，不能進(jìn)行軸的旋轉(zhuǎn)限制。

圖4 圓形軸端壓環(huán)簡(jiǎn)圖

2 平衡軸受力分析

當(dāng)起重機(jī)或小車做穩(wěn)定狀態(tài)的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，車輪的輪緣將起到導(dǎo)向的作用，導(dǎo)向的反作用將會(huì)對(duì)起重機(jī)產(chǎn)生水平側(cè)向載荷。若起重機(jī)采用多車輪支撐，水平側(cè)向載荷將首先會(huì)傳遞到多車輪的支撐的平衡軸上，如圖5所示。這就要求軸的固定裝置能夠承受平衡軸傳遞的軸向水平力。

圖5 平衡軸受力分析簡(jiǎn)圖

起重機(jī)正常工作時(shí)，起重機(jī)自重和起吊重物帶來(lái)的壓力會(huì)通過(guò)平衡軸傳遞到車輪上，此時(shí)平衡軸僅受壓力，軸端固定裝置不受力；當(dāng)多車輪平衡架在安裝或檢修時(shí)，由于多車輪平衡架和平衡架支撐是分開(kāi)的，多車輪平衡架和平衡軸本身產(chǎn)生的重力是向下的，這部分的力需要軸的固定裝置來(lái)承受，也就是要求軸的固定裝置能夠承受拉力，而不承受壓力。

3 軸端固定裝置的設(shè)計(jì)

平衡架支撐和多車輪平衡架分別加工有半圓環(huán)狀凹槽，卡環(huán)安裝在平衡架支撐和多車輪平衡架共同組成的環(huán)形槽中，用于將平衡架支撐和多車輪平衡架組成一個(gè)整體，在安裝檢修時(shí)，卡環(huán)能夠承受多車輪平衡架和平衡軸產(chǎn)生的重力；兩個(gè)半圓環(huán)擋板首先作為一個(gè)整體進(jìn)行加工，圓環(huán)擋板上加工有螺紋孔；平衡軸的軸面開(kāi)設(shè)有環(huán)形槽，這種環(huán)槽式平衡軸在安裝時(shí)沒(méi)有方向性，平衡軸就位后即可直接卡入兩個(gè)半圓環(huán)擋板；軸端固定環(huán)上加工有圓孔，套裝在平衡軸上；螺栓墊圈將軸端固定環(huán)和兩個(gè)半圓環(huán)擋板固定在一起，可以防止半圓環(huán)擋板掉落；半圓環(huán)擋板安裝在平衡軸兩端的環(huán)形槽中，既可以實(shí)現(xiàn)銷軸的軸擋固定，又可以防止卡環(huán)的水平竄動(dòng)；兩個(gè)半圓環(huán)擋板組成圓環(huán)擋板可以均勻地承受軸向載荷，而不會(huì)由于受力不均勻而導(dǎo)致軸的鎖緊失效，見(jiàn)圖6。

圖6 平衡軸軸端固定裝置簡(jiǎn)圖

4 結(jié)語(yǔ)

該軸端固定裝置能夠承受較大的軸向載荷和向下的徑向載荷，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工安裝拆卸方便、投資小、安全性高等的優(yōu)點(diǎn)，改變了軸端固定的結(jié)構(gòu)形式，可以廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，值得推廣應(yīng)用。