起重机车轮啃轨原因分析
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作者:郭磊 李悦
摘 要：对起重机车轮啃轨现象的危害进行了说明，并总结了车轮啃轨的各类原因，如：车轮的平行度、垂直度、跨距、对角线、直径大小原因，起重机轨道原因，驱动系统原因和金属结构变形原因。并对以上原因如何导致车轮啃轨进行了分析。最后介绍了防止啃轨的各类方法。严重的啃轨，会使车轮与轨道剧烈磨损，增加运行阻力，发出响声，影响起重机的正常工作，甚至出现因起重机驱动力不够，导致无法驱动。若车轮轮缘磨损严重，甚至会导致脱轨等现象，严重影响起重机的使用安全。
关键词：起重机 车轮啃轨 车轮安装及加工 轨道安装 驱动系统 金属结构变形
中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0036-02
起重机车轮啃轨的原因是多种多样的，总体上分为车轮的安装和加工问题，轨道安装问题，驱动系统问题，金属结构变形问题。
1 车轮的安装和加工引起的啃轨
1.1 车轮的平行度
车轮的平行度，如图1，轨道长度方向中心线与车轮中心线呈α角。若车轮安装超差，呈图1中b和c的情况，车轮在朝A方向运行时，车体呈反时针方向扭斜。车轮朝B方向运行时，车轮呈顺时针方向扭斜。图1中d的情况，如果两侧车轮扭斜度一致，并且轨道中心线与两个车轮的中心线平行时，车轮运行是不会跑偏的。只要保证轮缘与轨道侧面有一定间隙，车轮是能够正常运行的。但在实际生产中，这种情况存在的可能性极低。图1中e的情况，就比较严重，车轮在朝A或B方向运行一段距离后，车体很快靠向一边，运行的距离随其扭斜度的增大而缩短。
1.2 车轮的垂直度
車轮的垂直度，轨道中心线与车轮中心线层呈β角。若垂直度超差，会造成车轮踏面上单位面积压力加大，形成车轮滚动面不均匀的磨损，严重的时候会产生环形磨损，且车轮行驶过程中，会产生异响，造成车轮在轨道上不同区段，车轮总啃轨道一侧的情况。
1.3 车轮跨距、对角线
如图2中a情况，车轮一侧直线性超差，导致跨距、对角线超差，会使车轮失去应有的窜动量，车体稍有不稳，极易产生啃轨。当车体向A方向运行时，车轮3轮缘易啃轨道外侧，由于车轮3轮缘是导向，车轮4不易啃轨。同理，当车体向B方向运行时，车轮4轮缘易啃轨道内侧，由于车轮4轮缘是导向，车轮3不易啃轨。图3中b情况，车轮跨距超差，车轮相对呈梯形，若车轮跨距超差正值，则啃轨道内侧。若车轮跨距超差负值，则啃轨道外侧。图3中的c情况，车轮对角线超差，车轮相对位置呈平行四边形，造成对角线位置上的车轮啃轨。在图3中的b、c情况中，两条轨道同时被啃外侧或内侧。当然，轨道跨度制造超差也会造成以上情况的出现，所以判别啃轨，也需对轨道跨度进行测量。
1.4 车轮直径
车轮驱动时，主动车轮直径不同，运行速度不能一致，造成啃轨严重。主动轮易做成锥形车轮，大端位于跨度内侧，能够起到自动调整速度的作用，但往往因制造费用问题，现极少采用锥形车轮，而是提高制造精度，保证车轮直径公差。
2 轨道安装引起的啃轨
轨道的相对轨顶标高和直线性超差，轨道跨度超差，轨道顶部中心直线度超差，轨道接头不平直和轨顶上部有油、冰霜等，都会造成啃轨。因轨道引起的啃轨其特点是发生在某一固定区域。
车轮在某一区域，两侧轨道内侧或外侧同时发生啃轨时，这种现象，发生在跨度内侧时是轨道跨度较小，发生在外侧时是轨道跨度过大。
当车轮运行在某区域，车体发生倾斜，造成一条轨道内侧，一条轨道外侧啃轨。而驶离该区域后，车体能够自动走正，这种现象是啃轨区域内两条轨道的相对轨顶标高相差较大，啃外侧的轨道高，啃内侧的轨道低。
当轨道上有油、冰霜等，或单边轨道下沉。引起驱动轮大滑，使车体扭斜而啃轨。
3 驱动系统引起的啃轨
由于驱动系统中传动机构，如电机输出转速、减速机速比超差，联轴器齿轮间隙不均或传动轴上的键松动等，起动时有问题的驱动车轮相对滞后转动，造成两个主动车轮转速不一致，而发生车体扭转。若两个主动车轮直径超差较大，也会造成两个主动车轮转速不一致。如果制动器的松紧调整的不适当，特别是对分别驱动的两个制动器抱闸松紧相差加大时，也易引起啃轨。
4 金属结构变形引起的啃轨
由于金属结构的刚度设计问题，在起重机满载时，造成车体变形，引起车轮对角线不等，车轮位置呈平行四边形，造成车轮啃轨。
车轮啃轨的原因是多方面的，较少的是单独存在，往往是综合存在的，相互影响，彼此联系。所以判断车轮啃轨需要逐项检查，反复测量。
综上所述，根据啃轨的原因，不难得出车轮的直径制造公差，车轮的安装和轨道安装公差必须控制在允许的范围之内，根据起重机在整个使用寿命周期内的总运行距离而划分公差等级，符合GB/T10183-2018《桥式和门式起重机制造及轨道安装公差》中的相关规定。起重机金属结构设计也应充分考虑满载时的刚度超差而引起的车轮啃轨。传动零部件的制造也应控制在相应的公差范围之内。
参考文献
[1] 全国起重机械标准化技术委员会.GB/T3811-2008《起重机设计规范》释义与应用[M].北京：中国标准出版社，2008.
[2] 张志文，王金诺，程文明，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁路出版社，2013.
[3] GB10183-2018 桥式和门式起重机制造及轨道安装公差[M].北京：中国标准出版社，2018.
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