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技术交流:桥式起重机小车轮啃轨的原因及解决方案

岸桥 小编 3757次浏览 5个评论 扫描二维码
来源: 太仓港正和集装箱码头有限公司   发布人:王永春  时间:2013-4-28 9:22:45

摘? 要:分析集装箱桥式起重机小车啃轨的原因和表现形式。指出车轮与轨道的安装误差、传动系统的不同步以及金属结构变形等因素是引起啃轨现象的主要原因。并根据实践制定了处理车轮啃轨问题的维修原则,从几方面提出相应的修理意见和预防措施。

关键词:港口? 集装箱桥式起重机? 故障分析? 小车? 啃轨

近年来,随着世界经济的突飞猛进,全球贸易往来日益繁荣,作为贸易流通领域中的重要中转基地和集散地的港口码头,成为商家最为看好的重要流通环节。面对如此喜人的机遇和挑战,用大型现代化装卸机械装备起来的港口码头,其设备的机械性能、额定负载及装卸效率,成为同行中最有实力的竞争指标。码头设备日益朝着集装箱化、大起重量、长外伸距、高跨度、大跨距、高效率、技术含量高的自动化方向发展。岸边集装箱桥式起重机(俗称桥吊),就是这样一种码头设备。集装箱桥式起重机使用一段时间后,尤其是使用多年的小车,都会不同程度出现小车行走啃轨现象,造成设备故障经常发生,增加了设备备件消耗和维修工作量,影响了正常生产。针对这一现象,从理论上进行分析,从而提出改进措施。改进后设备运行正常,设备事故、故障停机率大大降低,保证了设备的正常运行。

1? 车轮啃轨的原因

造成小车轮啃轨的因素很多,其中主要有制造工艺问题,也有设计、安装、使用等问题,往往是多方面因素综合作用的结果。现将常见现像举例如下。

1.1 ?车轮问题
1.1.1 车轮的安装位置不准确引起的啃轨1)车轮的水平偏差过大。这是桥吊小车车轮啃轨的常见原因之一。车轮的水平偏斜即车轮的踏面中心线与轨道的中心线在水平方向上有一个夹角。这时车轮运行速度可分解为两个方向,一个是平行车轮轨道的,使车体向前运行;另一个是垂直于车轮轨道的,使车体产生横向滑动,导致车轮啃轨。起重机往一个方向行驶时,车轮轮缘啃钢轨的一侧;当起重机往反方向行驶时,同一个车轮轮缘又啃钢轨的另一侧,并且啃轨的位置不固定。在车轮安装时规定,水平偏差应不大于L/1 000(L为车轮上的测量长度),而且同一轴线上一对车轮的偏斜方向应相反,否则车轮必然啃轨。

2)车轮的垂直偏差过大。即车轮端面中心线与铅垂线形成一个夹角,车轮处于倾斜状态。在这种情况下,车轮的滚动面与钢轨踏面的接触面积变小,而单位面积的压力增大。所以,车轮滚动面的磨损也就会不均匀,严重时,在车轮的滚动面上会形成环形磨损沟。这种情况下车轮啃轨的特点是,车轮轮缘总是啃钢轨的同一侧,即车轮倾斜的一侧,并且啃轨的痕迹略低于一般情况,起重机在运行过程中常常会发出嘶嘶声。在车轮安装时规定,车轮的垂直偏差应不大于 L/400,并且车轮的上部应向外。

3)车轮轮距、对角线不等,同一轨道上两车轮直线性不良,也会造成起重机车轮啃轨。即车轮端面中心线与铅垂线形成一个夹角,车轮处于倾斜状态。车轮啃轨现象,类似车轮垂直偏差过大的情况。

这些情况下啃轨的特点是车轮轮缘与钢轨的两侧都有磨损。两车轮跨度不等,两车轮对角线不等及前后两车轮的同位差过大都会引起啃轨。

1.1.2? 车轮加工误差或踏面磨损引起的啃轨

车轮在加工时,由于存在误差,或踏面磨损引起超差,造成车轮的直径不等,在使用时会使左右两侧车轮的运行速度不一样,行驶一段距离后,造成车体走斜,发生横向移动,产生啃轨现象,这对于集中驱动的机构尤为明显。由制造公差引起的直径差对小车运行歪斜的影响是很小的,引起车轮直径相差过大的原因主要是车轮材质和踏面热处理硬度不够,或车轮踏面硬度不一致而产生不同磨损量。

1.2 ?轨道问题

由于轨道安装质量差,造成两条轨道平面或标高偏差过大,起重机在运行过程中,必然引起啃轨,这种情况下啃轨的特点是在某些地段产生啃轨现象。

1.2.1 两条钢轨相对标高偏差过大

由于两条钢轨相对标高存在偏差,造成桥式起重机两侧端梁一侧高,另一侧低。起重机在运行过程中会向低的一侧产生横向移动,从而发生啃轨现象。钢轨标高高的一侧,车轮轮缘与钢轨外侧挤紧而发生啃轨;钢轨标高低的一侧,车轮轮缘与钢轨内侧挤紧而发生啃轨。

1.2.2 两条钢轨水平直线度偏差过大

在安装轨道时,如果钢轨直线度存在偏差,钢轨不直,造成钢轨的水平弯曲大,当超出跨度公差时,必然引起车轮轮缘与钢轨侧面磨擦,产生啃轨现象。

1.2.3? 同一侧两根相邻的钢轨顶面不在同一水平面内

1.2.4 ?钢轨顶面上有油、水、冰霜等

如果钢轨顶面上有油、水、冰霜等,可能使车轮在轨道上运行时打滑,导致车体走斜引起啃轨。

1.3 桥架问题。

如果桥架变形,必将引起车轮歪斜和起重机跨度的变化,使端梁水平弯曲,造成车轮水平偏差、垂直偏差超差,引起车轮啃轨。

1.4 传动系统问题。

传动系统制造误差过大或者在使用过程中磨损较严重,会造成大车两主动车轮运行速度不等,导致车体走斜引起啃轨。

1.4.1 传动系统的齿轮间隙不等或轴键松动等

对于分别驱动的两套传动机构,当其中一套的齿轮间隙较另一套的齿轮间隙大,或者某一套传动机构的轴键松动,都会使两主动车轮运行速度不等,从而引起车体走斜,发生啃轨现象。

1.4.2 两套驱动机构的制动器调整的松紧程度不同 ?在启动、制动时,如果一侧制动器的制动间隙大,另一侧制动器的制动间隙小,也会引起车体走斜,发生啃轨现象。

1.4.3 ?电动机的转速差过大

对于分别驱动的两套驱动机构,由于两套机构之间没有联系,若两个驱动电动机的转速差过大,将会导致起重机在运行过程中,一侧运行速度快,而另一侧运行速度慢,引起车体走斜,发生啃轨现象。

1.4.4 ?圆锥滚子轴承轴向间隙过大

由于两组车轮装配的松紧程度不一致而产生不同的阻力,从而使驱动电机产生不同步,造成车体歪斜运行,造成车轮啃轨。

2? 车轮啃轨的不良后果

1)缩短车轮寿命。在正常情况下,一般车轮的使用寿命为5~10年,甚至更长。但是啃轨较严重的起重机,车轮只能使用1~2年,甚至几个月。当车轮轮缘的磨损量超过原厚度的50%时就必须更换。这样既增加了维修费用,又影响生产。

2)轨道磨损快。轨道侧面磨损,减小了接触面积;此外 ,侧向力还使轨道紧固螺栓松动,轨道位置偏移,直至不能使用,而更换轨道。

3)增大运行阻力。严重啃轨的小车运行阻力较正常情况增加1.5-3.5倍,从而增大运行电机的功率消耗和机械传动机构的负荷,严重时可能扭断传动轴。

4)恶化钢结构状况。由于啃轨引起较大振动,将不同程度地影响桥架钢结构的使用寿命。

5)易使车轮爬轨。啃轨严重时,车轮轮缘能爬上轨道顶面,从而造成脱轨的危险及相伴随的其他事故。

3? 车轮啃轨如何判断

1) 轨道侧面有一条明亮的痕迹,严重时痕迹上有毛刺或掉铁屑。

2) 车轮轮缘内侧有亮迹并有毛刺或掉铁屑。

3) 桥吊行驶时,在短距离内轮缘与轨道间隙有明显的改变。

4) 桥吊在运行中,车体产生歪斜,车轮走偏。

5) 小车运行时会发出较响亮的嘶嘶啃轨声。

6) 啃轨特别严重时,小车运行时发出吭吭的撞击声。

4? 车轮啃轨的解决方案

4.1 ?修理的原则

一般以车轮轮缘的磨损量大小来衡量啃轨的严重程度较为客观,即以2 000工作小时计,轮缘的磨损量小于0.8 mm可认为正常磨损而不必修理;轮缘的磨损量大于0.8 mm小于 1 mm 视为轻度啃轨,可修理也可不修理;磨损量大于1 mm为较严重啃轨,必须修理。

轮缘磨损量可用游标卡尺测量。先确定测量高度 ( 如轮缘高度的1/2 ) ,在测量处作记号,然后进行测量。过一段时间可在作记号处再测量,两次测量的差值就是该期间内轮缘的磨损量。

4.2 车轮问题的维修

4.2.1 车轮水平偏斜(见图1)的调整

图 1? 车轮水平偏斜

在调整车轮之前,首先应使用千斤顶将端梁或平衡梁、小车架顶起,使车轮悬空。然后松开车轮紧固螺栓进行调整,同一轴线相对应的车轮偏斜方向应相反。少量的调整可以松开车轮轴HALF紧固螺栓,在HALF内加垫装铜皮进行调整。当端梁采用 45 度剖分和车轮组成的结构且用测量车轮端面控制起重机车轮水平偏斜时,其测量值|P1-P2|对四个车轮的起重机和小车均不应大于附表的规定,但在同一轴线上的两个车轮偏斜方向应相反。对多于四个车轮的起重机和小车,单个平衡梁下的两个车轮的偏斜测量值应符合附表的规定,同一轨道上的所有车轮间偏斜测量值不得大于L/1 000,且不控制车轮偏斜方向。

部分设备小车轮采用了偏心套,则调整时可以先拧松HALF螺栓,再用偏心套调整的专用工具,根据车轮的偏斜情况对车轮进行调整。

4.2.2 ?车轮垂直偏斜的调整

车轮垂直偏斜超差引起的啃轨主要是车轮垂直偏斜超差。若一对车轮A和B的垂直偏斜是同一方向的,并假若两个车轮的垂直偏斜相等,这样在空载时A、B两个车轮的运行半径增大值是相同的,则不会产生啃轨。但是当结构承载后,A轮的垂直偏斜将进一步增大,运行半径也进一步增大;而B轮垂直偏斜将减少,运行半径也将减少。所以这种两个主动车轮同一方向的垂直偏斜,将由空载时不啃轨而变成承载后的啃轨。为此,同一端两个车轮的垂直偏斜方向应相反才为合理,即空载均应向外侧偏斜,当起升载荷逐渐增大时,车轮正好趋向于垂直受力。

4.2.3? 车轮直径差的维修

一对车轮的直径差超过其直径的0.2%时,应加工成同一基本尺寸,其公差为h 9,并重新淬火到原硬度及深度。新制车轮及车修后的车轮踏面减薄量已达淬火深度的1/2时,车轮踏面及轮缘内侧面必须重新进行工频感应表面热处理,或者车轮整体淬火,其硬度为300~380 HB。车轮安装时,应保证车轮基准端面(其上加工有深约1~5 mm的沟槽作标记)安装在起重机的外侧,其上的圆跳动不应超过0.1~0.2 mm。车轮踏面的径向跳动不超过0.06~0.1 mm;安装好的车轮应能用手轻便转动,一组车轮转动的灵活程度应基本一致,不能有忽松忽紧现象。小车轨道若在运行中啃轨并不突出的车轮,也可继续使用。但当出现下列情况,则应更换车轮:

1)踏面磨损厚度达原厚度的15%。

2)椭圆度达到0.5 mm时。

4.2.4 车轮跨度、对角线和同位差的调整

4.2.4.1 调整方法

小车车轮跨度和对角线的偏差都不应大于±3 mm,车轮同位差不应超过2 mm。调整时,可采取将车轮轴承的间隔环一边减少,而另一边相应加大的方法,将车轮移动,来调整车轮的跨度、对角线和同位差。

1)车轮的同心度偏差≤2 mm

2)车轮中心线同其理论中心线之间在水平面角度偏差不得大于±0.05%。

3)车轮轴线相对于水平面的倾斜角度在±0.1%之间。

4)车轮跨距的偏差最大不得超过±3 mm。

4.2.4.2 ?车轮的跨度测量方法

车轮的跨度测量时,可做一个夹尺器,并准备一个15 kg的弹簧秤。用弹簧秤、钢卷尺、夹尺器等作为测量装置。测量时用150 N的拉力值拉紧尺子,读出测量数值即为实际的跨度值。测量时车轮的垂直偏斜和水平偏斜应符合要求,否则会影响测量的准确性。

4.2.4.3 车轮对角线测量方法

测量对角线时,可用线锤或直角尺将四个车轮的踏面中心线引到轨道面上,并作上标记(打样冲)后,移开起重机,利用四个标记点测量对角线。凡利用车轮踏面找测量点时,应保证每个车轮的水平偏斜不大于l/1 000。垂直偏斜不大于l/350(l是测量长度)。

4.3 ?轨道问题引起啃轨的维修

4.3.1 轨道安装维修使用后超差而啃轨的检修

1)对于轨道安装水平弯曲过大或轨道的局部变形过大或轨道安装八字形造成的啃轨,应重新调整轨道,使之达到规定标准,即轨道水平直线性10 m长度内≤2.5 mm,全长≤5 mm,轨道跨距L(ΔL≤±3 mm) 。

2)对于同一截面两根轨道相对标高偏差ΔH过大造成的啃轨,应调整其标高,使之达到标准规定,即 ΔH ≤1/1 000L(L为轨距),小车轨道在任何相邻三点的标高应符合以下要求:|(a+b′) -(a′+b)|<2mm,|(b+c′)-(b′+c)|<2 mm。其中ab和bc的距离应等于小车的基距(轴距)。

3)对于使用过程中压板螺栓松动或压板无止退垫而导致的啃轨,应拧紧螺栓或增加压板止退垫,并将轨道调整到标准规定。小车轨道底面与主梁上盖板横向筋板处应紧密贴实,压板必须压牢压实,轨道在纵横两个方向上不得窜动和错位,压板固定处必须正对横向筋板处,并应成对布置,不允许交错布置。小车轨道底部与主梁上盖板非筋板处允许有一定的间隙,见表1。

表 1? 小车轨道底部与主梁上盖板允许间隙表

4)因轨道或轮上有油污而造成的啃轨,应清除油污。

4.4? 桥架问题引起啃轨的维修

对于主梁下挠或主梁水平旁弯超差过大造成小车轨距变化引起的啃轨或脱轨,可以采用移动小车车轮,改变小车轨距的方法修复。若要根本解决问题,应修复主梁,一定不要采用移动小车轨道的办法,因为割焊轨道压板会造成主梁进一步下挠和内弯,必须去掉轨道压板时应采用冷铲或气刨的方法。

对于桥架变形使小车轮水平偏斜和垂直偏斜超差,或使四个轮不在同一平面,或使前后车轮不在同一直线上运行或因对角线超差造成的啃轨,应先矫正桥架,使之符合技术要求,如仍有啃轨现象,可再调整车轮,且应尽量调整被动车轮。

4.5? 传动机构问题引起啃轨的维修

4.5.1 自行式小车传动机构问题引起啃轨的维修

分别驱动的桥吊,两组驱动机构的轴承和制动器,其松紧程度应调整成相同,减速器和联轴器的传动零件如有更换宜两边同时更换。两个大车的电机应为同一批号同一参数。此项可以通过电气的调整获得,一般需测试电机转速,确保转速一致即可。分别驱动的起重机,由于两组驱动机构装配松紧有差别而产生阻力不同,当驱动电动机由于阻力不同而产生不同步时,将造成车体歪斜运行,从而形成运行啃轨。所以车轮装配好后,应能用手轻便转动,车轮转动的灵活程度基本一致,轴承的轴向游隙应在0.08~0.30 mm之间。圆锥滚子轴承的间隙应相同,其轴向间隙应符合表2的规定。调整时可在轴承外环的端面处增加调整垫。

表 2? 轴向间隙与轴承公称内径对应表

4.5.2 牵引式传动机构问题引起啃轨的维修

牵引式传动机构问题引起啃轨的原因一般为钢丝绳调整不当引起车体走斜而啃轨。可以将牵引小车架上均衡滑轮处的压绳板松掉,让小车来回运行,使左右两侧的牵引钢丝绳受力均匀即可(注意调整前张紧油缸不需卸压)。

4.6? 其它解决车轮啃轨的措施

4.6.1 水平轮导向减少车轮与轨道的磨损

为了减少车轮与轨道的磨损,使啃轨时轮缘与轨道侧面的滑动磨擦阻力转化为滚动摩擦,可将车轮侧加装水平轮,以改善其导向性能。据有关试验表明,水平轮导向的运行阻力比轮缘导向小一倍左右。这样,降低了运行机构的阻力,提高了车轮与轨道的寿命。

4.6.2 采用石墨润滑降低轮缘与轨道的磨损

为了降低轮缘与轨道的磨擦,采用了弹簧压送的石墨棒润滑,使每年更换车轮的维修费降低50%。这种润滑措施是通过用两根硬质碳棒摩擦轮缘,使轮缘浸透固体润滑剂,并随之传送到钢轨侧面形成一层润滑表面,轮缘上也形成一层光亮的表面。当这个表面相接触时,便促进两表面间的润滑。

4.6.3 采用涂油器解决车轮啃轨

小车高速运行,带动了紧压在轮缘上的涂油轮,从而使涂油器油泵进行工作,将油不断的涂在轮缘上,使轮缘与钢轨侧面之间由原来的干摩擦改变为润滑摩擦,减轻了车轮与钢轨的磨损,延长了它们的使用寿命,降低了小车运行阻力,节约了能源,减少了车轮及轨道的维修。

5? 总结

总之,桥吊小车车轮啃轨道情况有多种多样,原因千差万别。在实际工作中,要解决啃轨道问题时,必须认真分析,找出产生的原因,才能对症下药,方可达到事半功倍的效果。以上关于岸桥小车车轮运行啃轨道问题的探讨,有不当之处,请同仁们给予指正,在此表示感谢。

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