門式起重機(jī)大車行走輪磨損原因分析及處理

趙曉強(qiáng)

中鐵六局集團(tuán)太原鐵路建設(shè)有限公司，中國(guó)·山西 榆次 030600

1 引言

本案例為現(xiàn)在投入使用的河南礦山的10t 門式起重機(jī)，作為鋼筋加工場(chǎng)車間的搬運(yùn)工具，對(duì)于提高生產(chǎn)效率、加快物資周轉(zhuǎn)、流通方面均有重要影響，在保證設(shè)備質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，特別是提高生產(chǎn)能力安全方面有顯著作用。隨著起重機(jī)的頻繁使用及老化，出現(xiàn)了大車行走啃軌現(xiàn)象，使車輪損壞嚴(yán)重更換頻繁，嚴(yán)重影響了起重機(jī)的正常工作。單單維修車輪一項(xiàng)每年每臺(tái)車損失5 萬(wàn)元左右，正在投入使用的同類型起機(jī)有8 部，給正常生產(chǎn)造成了巨大壓力。針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，論文進(jìn)行了分析與研究，并提出了相應(yīng)的處理措施。

2 門式起重機(jī)運(yùn)行狀況及啃軌的危害及原因分析

圖1 門式起重機(jī)示意圖

通常情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)門式起重機(jī)啃道造成的原因如下：

①由于車輪的加工或安裝偏差所引起的啃道；

②車輪的平行度不良（水平偏差過(guò)大）是起重車輪啃道的原因分析；

③車輪的垂直度不良就是車輪與道軌的垂直偏差過(guò)大，車輪在垂直方向偏斜；

④車輪跨距、對(duì)角線不等和兩車輪的直線性不良；

⑤車輪直徑不等使車體走斜造成啃道；

⑥由于軌道安裝偏差過(guò)大而造成的啃道；

⑦由于傳動(dòng)系統(tǒng)偏差引起的啃道。

當(dāng)出風(fēng)溫度為20 ℃時(shí)，滿載地鐵車廂工況下的PMV值更趨近于零值，且整個(gè)截面PMV值的均勻度較高，由于該工況出風(fēng)溫度較低，同時(shí)乘客數(shù)量多且散熱量大，使得熱量平衡之后乘客的舒適度為最佳。當(dāng)出風(fēng)溫度為22 ℃時(shí)，滿載地鐵車廂工況下，因乘客散熱量大且車廂內(nèi)溫度較高而導(dǎo)致PMV值偏大，尤其是廢排風(fēng)口一側(cè)車廂的PMV值約為2.5，該部位雖有幅流風(fēng)機(jī)擾動(dòng)，卻使得PMV值的整體均勻度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)幅流風(fēng)機(jī)作用的情況，但依舊難以克服因溫度較高而為乘客帶來(lái)的不舒適感。

根據(jù)以上所述的問(wèn)題，對(duì)起重機(jī)逐項(xiàng)做出了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和診斷，車輪的加工經(jīng)檢測(cè)符合要求，用拉鋼絲法檢測(cè)車輪的平行度符合要求（＜0.5°）。排除了車輪垂直度不良引起的啃道，大車行走輪直徑一致，大車行走驅(qū)動(dòng)的兩臺(tái)電機(jī)。經(jīng)轉(zhuǎn)速表測(cè)量，轉(zhuǎn)速一致，排除了傳動(dòng)系統(tǒng)偏差引起的啃道，用拉鋼絲法測(cè)量軌距，由于是活動(dòng)式石枕，門式起重機(jī)經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，周圍車間塌陷導(dǎo)致軌距發(fā)生嚴(yán)重偏移，比設(shè)計(jì)軌距寬了44mm（允許偏差±5mm），這是發(fā)生啃軌的原因之一。由于龍門式起重機(jī)門架更易變形，我們重點(diǎn)對(duì)吊車桁架進(jìn)行了測(cè)量。

具體方法是測(cè)量大車輪跨及對(duì)角線：大車行走機(jī)構(gòu)共有四組，每組共四個(gè)車輪，選擇一段直線型較好的軌道，用線墜沿每組車輪外圓踏面寬度的水平中分點(diǎn)向道軌面作垂點(diǎn)，用樣沖在垂點(diǎn)處打上樣沖眼標(biāo)記，然后將龍門式起重機(jī)開(kāi)走，露出標(biāo)記點(diǎn)，用測(cè)力計(jì)、鋼卷尺和經(jīng)緯儀測(cè)量留在道軌面上的標(biāo)記點(diǎn)，以北側(cè)道軌面標(biāo)記點(diǎn)連線為基準(zhǔn)線，分別以西北角和東北角標(biāo)記點(diǎn)為基準(zhǔn)。測(cè)量數(shù)據(jù)如圖2所示，分析口卡數(shù)據(jù)怨里門加大車輪輪距東側(cè)比西側(cè)寬24mm，南側(cè)道軌西南角標(biāo)記點(diǎn)向西偏移了271mm，東南角向西偏移了260mm，桁架東北角至西南角對(duì)角線比西北角至東南角線長(zhǎng)129mm。經(jīng)診斷分析，門式起重機(jī)存在明顯偏斜和開(kāi)口，即大車桁架東側(cè)比西側(cè)寬28mm，大車桁架對(duì)角線偏差123mm。另外，圖3為車輪跨距、對(duì)角線偏差示意圖。

圖2 車輪平行度不良引起啃道的示意圖

圖3 車輪跨距、對(duì)角線偏差示意圖

根據(jù)以上情況，我們對(duì)吊車運(yùn)行狀態(tài)做出分析，兩根道軌上的四組車輪南邊兩組與北面兩組不同時(shí)在道軌的平行中心線上，既同一根道軌上的兩組車輪在下橫梁的牽制下，分別按各自的軌跡前進(jìn)，大車向西運(yùn)行時(shí)，兩道軌上的車輪輪距逐漸減小，大車向東運(yùn)行時(shí)，輪距逐漸變大，當(dāng)大車向一個(gè)方向運(yùn)行一段距離后，車輪在吊車下橫梁及大車桁架強(qiáng)制力作用下，防止輪距繼續(xù)變形，從而加劇車輪輪緣3磨損，當(dāng)車輪踏面與道軌踏面發(fā)生橫向移動(dòng)時(shí)，伴有相互摩擦?xí)r發(fā)出的巨大響聲和振動(dòng)。

3 門式起重機(jī)啃軌采取的措施及解決方法

3.1 措施及解決方法（一）

根據(jù)診斷出得出大車故障情況，分析認(rèn)為車輪組對(duì)角線偏差是次要矛盾，兩根道軌軌距變大和兩道軌上的車輪組存在夾斜是主要矛盾。因?yàn)殍旒艹霈F(xiàn)少量偏斜，只要保證足夠的強(qiáng)度，不致影響吊裝和運(yùn)行，但兩根道軌上的四組車輪必須相互平行，才能保證大車向一個(gè)方向運(yùn)行時(shí)，夾角不會(huì)變大變小，道軌軌距變大直接磨損車輪外緣，加劇磨損。針對(duì)這種狀況，首先對(duì)軌道進(jìn)行了維修，為了不影響起重機(jī)的正常工作，采用分段維修方法，把地面上軌道重新緊固，道軌直線度用拉鋼絲法進(jìn)行檢查，即在軌道的兩端車檔上拉一根1mm 的鋼絲[2]，然后每隔2m 用吊線錘的方法來(lái)逐點(diǎn)測(cè)量，直至符合要求，軌道的跨度用鋼卷尺來(lái)檢查，尺的一端用卡板固緊，另一端拴彈簧秤，其目的是保持拉力用一定值，每隔5m 測(cè)量一次，使道軌軌距恢復(fù)到允許偏差之內(nèi)（±5mm）。兩根軌道相對(duì)標(biāo)高用水平儀檢驗(yàn)，恢復(fù)到允許偏差之內(nèi)（10mm）。

加固起重機(jī)主梁與門架開(kāi)焊方法是先用18mm 厚的鋼板制作成強(qiáng)筋，然后用吊籃吊至根部受力較大的連接處進(jìn)行焊接，防止桁架繼續(xù)變形，將車輪向北移動(dòng)。其中，有兩種方案：一是調(diào)整車輪的位置，把車輪拉出來(lái)，定位鍵板割掉，重新找正定位、割孔、安裝，這種方法費(fèi)力費(fèi)時(shí)不易操作；二是將下橫梁與車輪組連接法蘭螺絲松開(kāi)，使車輪組整體北移，這種方法簡(jiǎn)單可靠，省力省時(shí)。具體安裝方法：先將起重機(jī)固定好，用預(yù)先做好的箱型支架放在下橫梁下，上面放置千斤頂將車體頂起，使車輪離開(kāi)軌道面，車輪組下面用叉車又穩(wěn)，松開(kāi)下橫梁與車輪組法蘭緊固螺栓，用割槍將原來(lái)下橫梁法蘭螺孔向北擴(kuò)30mm，一定要準(zhǔn)確劃線保證擴(kuò)孔精準(zhǔn)不能偏斜，用叉車將東南角車輪組整體向北移28mm，清除毛刺，緊固法蘭處螺栓，松開(kāi)千斤頂，將車輪組放置在軌道上并空車試驗(yàn)，使南北兩側(cè)車輪組恢復(fù)平行狀態(tài)。

3.2 措施及解決方法（二）

軌道超差：軌道軌距、相對(duì)標(biāo)高、側(cè)向極限超差時(shí)，只有重新調(diào)整軌道，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；用加墊板法調(diào)整軌道相對(duì)標(biāo)高超差較為簡(jiǎn)單易行，可靠、經(jīng)濟(jì)，用普通鋼板，厚度按軌道實(shí)測(cè)高低差選定，墊板要求表面平整，外形尺寸不得超過(guò)軌道壓板的20mm，軌道下面要填實(shí)，不得有懸空現(xiàn)象，用帶螺栓固定在下面梁上，對(duì)于小車軌距超差，可采取移動(dòng)小車車輪，改變小車軌距修復(fù)，不能采取移動(dòng)小車軌道的辦法，因?yàn)楦?、焊軌道壓板?huì)造成主梁進(jìn)一步下沉和內(nèi)彎，軌道基礎(chǔ)土建施工質(zhì)量問(wèn)題，加固或重新施工使其達(dá)到要求，軌道的固定件問(wèn)題，緊固或更換固定件。

4 更換大車輪的步驟

另一種情況就是大車輪嚴(yán)重磨損[3]，必須要更換大車輪，由于起重機(jī)大車運(yùn)行無(wú)時(shí)無(wú)刻都在對(duì)起重機(jī)車輪組進(jìn)行磨損，所以在使用頻繁的鋼筋車間，起重機(jī)車輪組出現(xiàn)內(nèi)部軸承損壞、車輪組邊緣磨平現(xiàn)象均屬于正常，車輪組出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換，如果沒(méi)有及時(shí)更換，很可能在使用過(guò)程中發(fā)生意外。

以下是經(jīng)過(guò)京張、靜興等鋼筋加工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、總結(jié)得出門式起重機(jī)行走輪的安裝順序及步驟方法：

①車輪組安裝需要根據(jù)主動(dòng)軸上的鍵槽進(jìn)行配件。

②車輪組放置于工作臺(tái)的墊塊，主動(dòng)軸需要垂直對(duì)準(zhǔn)車孔和鍵槽，并對(duì)配合面A 進(jìn)行潤(rùn)滑。

③主動(dòng)軸上端墊以壓塊并對(duì)癥，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)進(jìn)行試壓后，發(fā)現(xiàn)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題后，逐漸加壓到安裝位置為準(zhǔn)。

④軸的兩端需要裝入軸套，并需要裝入帶有螺栓的桶蓋。

⑤軸承內(nèi)環(huán)通過(guò)沸油加熱后，趁熱裝入車輪軸，并將外環(huán)和間隔環(huán)的角型軸承裝到軸上。

⑥裝軸承的內(nèi)環(huán)需要套入墊圈并用螺母緊固。

⑦兩端分別裝悶蓋和桶蓋，并進(jìn)行加固緊固。

其中，大車行走輪示意如圖4所示。注：用本案例的門式起重機(jī)行走輪拆卸裝置來(lái)拆卸行走輪時(shí)[4]，只需將U 形筋卡在軸承座內(nèi)側(cè)且讓U 形筋的側(cè)面靠近軸承座，然后在油頂托槽中放置一油頂，使油頂一端抵住承力板、另一端抵住行走輪的輪軸，并調(diào)整油頂?shù)母叨仁褂晚斉c輪軸同軸，隨著油頂工作行程逐漸變長(zhǎng)，油頂?shù)捻斏炝Ξa(chǎn)生反向的拉力，該反向的拉力將軸承座和軸承一同從行走輪的輪軸上脫離出來(lái)。

圖4 大車行走輪

續(xù)圖4 大車行走輪

另外，大車輪拆卸示意如圖5所示。

圖5 大車輪拆卸示意圖

采用自制門式起重機(jī)行走輪拆卸裝置如圖上，其特征包括一U 形筋、一加強(qiáng)環(huán)及一承力板，所述U 形筋、加強(qiáng)環(huán)、承力板豎直平行相間并排設(shè)置，U 形筋、加強(qiáng)環(huán)、承力板由三根間隔設(shè)置的主拉桿連成一體，承力板上垂直設(shè)置有一半環(huán)形的油頂托槽，油頂托槽向加強(qiáng)環(huán)的方向伸出。這種操作簡(jiǎn)單且適用性強(qiáng)，拆卸門式起重機(jī)的行走輪的過(guò)程中無(wú)需動(dòng)用割槍焊槍等輔助工具，對(duì)相關(guān)零部件的損傷小、也減少安全隱患，同時(shí)本裝置利用邊角廢料就可制成，成本低。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述總結(jié)，車輪輪緣磨損嚴(yán)重情況大大降低，車輪與道軌摩擦?xí)r發(fā)出的巨大響聲和車身的整體震顫現(xiàn)象消失，維修后沒(méi)有更換新車輪，降低了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，提高了門式起重機(jī)工作效率，達(dá)到了預(yù)期目的，收到良好的效果，也為同類型起重機(jī)啃道維修提供了借鑒驗(yàn)。