高速線材公司31米跨行車啃軌原因分析及其整改

王雙泉 胡建軍

(杭州鋼鐵集團公司設備計量管理處,浙江杭州 310022)

高速線材公司31米跨行車啃軌原因分析及其整改

王雙泉 胡建軍

(杭州鋼鐵集團公司設備計量管理處,浙江杭州 310022)

本文就杭州鋼鐵集團公司高速線材有限公司成品跨12.5T+12.5T、31米跨行車大車嚴重啃軌的原因進行了分析,最終通過排除法確認產生的原因系端梁變形所致。實施端梁更新后,長期困擾和制約成品跨快節奏生產的大車車輪嚴重啃軌現象得以消除。

高速線材 31米跨車 啃軌 整改

高速線材公司12.5T+12.5T、31米跨電磁式行車由洛陽起重機廠制造，投運于2004年9月，配置在成品跨，承擔著高線公司全部產品發貨的繁重任務。自2008年左右起開始不時出現大車啃軌現象，通過更換車輪和調整甚至更換軌道，也未能根除嚴重啃軌現象，且有愈演愈烈之勢，2010年后達到頂峰，消耗了大量的備件費用。2010年至2013年間累計更換車輪17組，發生備件費用共287980元，平均每年近96000元.該行車頻繁發生的嚴重啃軌，不僅造成了生產成本的升高，更為嚴重的是：頻繁的停機檢修制約了高線快節奏的生產，推遲了向客戶的發貨，進而影響公司的聲譽。為了徹底改變現狀，技術人員從行車啃軌的各種表象入手，認真分析造成啃軌的種種原因，最終將大車嚴重啃軌的原因鎖定在端梁的剛性不足上。通過實施兩側端梁更新，原先大車嚴重啃軌的現象得以消除。

1 啃軌原因分析

行車車輪輪緣和軌道之間須有一定的間隙，以保證運行期間不至于因輕微的偏斜而造成輪緣啃軌。一般設計最大的間隙為30-40mm(我公司實際間隙為50MM)，由于起重機在運行過程中，由于某種原因，使車輪與軌道產生橫向滑動，使車輪踏面的中心線與軌道的中心線不重合，當兩中心線偏離過大，達到上述間隙1/2時，將導致車輪輪緣與軌道擠緊，引起運行阻力增大，造成整個行車靠著軌道一側接觸而行走，因此造成了車輪輪緣與軌道間的一側強行接觸，使車輪和軌道嚴重磨損，因此產生啃軌。

輕微的啃軌會造成輪緣及軌道的側面有明顯的磨損痕跡，嚴重啃軌會造成輪緣和軌道的側面金屬剝落或輪緣向外變形。

根據多年來行車維修的實際經驗，通常導致大車啃軌的原因有以下幾類。

1.1 車輪問題

(1)車輪的安裝位置不準確引起的啃軌。1)車輪的水平偏差過大：水平偏差過大，使車輪滾動面中心線與鋼軌中心線形成一個夾角，起重機往一個方向行駛時，車輪輪緣啃鋼軌的一側;當起重機往反方向行駛時，同一個車輪輪緣又啃鋼軌的另一側，并且啃軌的位置不固定。在車輪安裝時規定，水平偏差應不大于L/1000(L為車輪上的測量弦長)，而且同一軸線上一對車輪的偏斜方向應相反，否則車輪必然啃軌。2)車輪的垂直偏差過大：即車輪端面中心線與鉛垂線形成一個夾角，車輪處于傾斜狀態。這種情況下，車輪的滾動面與鋼軌頂面的接觸面積變小，而單位面積的壓力增大，所以，車輪滾動面的磨損也就會不均勻，嚴重時，車輪的滾動面上會形成環形磨損溝。這種情況下車輪啃軌的特點是，車輪輪緣總是啃鋼軌的同一側，即車輪傾斜的一側，同時起重機在運行過程中常常會發出嘶嘶聲。在車輪安裝時規定，車輪的垂直偏差應不大于D/400，并且車輪的上部應向外。3)車輪輪距、對角線偏差過大。

(2)同一軌道上兩車輪直線性不良，將會造成車輪啃軌。這些情況下啃軌的特點是車輪輪緣與鋼軌的兩側都有磨損。

(3)車輪加工誤差引起的啃軌。

車輪在加工時，由于存在誤差，造成車輪的直徑不等，如果是兩主動車輪的直徑不等，在使用時會使左右兩側車輪的運行線速度不一樣，行駛一段距離后，造成車體走斜，發生橫向移動，產生啃軌現象，這對于集中驅動的機構尤為明顯。

表1 14號行車軌距測量結果表(單位：M)

1.2 軌道問題

由于軌道安裝質量差，造成兩條軌道偏差過大，起重機在運行過程中，必然引起啃軌，這種情況下啃軌的特點是在某些地段產生啃軌現象。

(1)兩條鋼軌相對標高偏差過大：由于兩條鋼軌相對標高存在偏差，造成橋式起重機兩側端梁一側高，另一側低。起重機在運行過程中會向低的一側產生橫向移動，從而發生啃軌現象。

(2)兩條鋼軌水平直線度偏差過大：在安裝軌道時，如果鋼軌直線度存在偏差，鋼軌不直，造成鋼軌的水平彎曲過大，當超出跨度公差時，必然引起車輪輪緣與鋼軌側面磨擦，產生啃軌現象。

(3)同一側兩根相鄰的鋼軌頂面不在同一水平面內：當起重機運行到鋼軌接頭處，車體就會產生橫向移動，從而發生啃軌現象。這種情況下車輪啃軌的特點是車輪運行到接頭處時常常發出金屬的撞擊聲。

圖1

1.3 橋架及端梁問題

如果橋架及端梁變形，必將引起車輪歪斜和起重機跨度的變化，使端梁水平彎曲，造成車輪水平偏差、垂直偏差超差，引起車輪啃軌。

1.4 傳動系統問題

傳動系統制造誤差過大或者在使用過程中磨損較嚴重，會造成大車兩主動車輪運行速度不等，導致車體走斜引起啃軌。

(1)傳動系統的齒輪間隙不等或軸鍵松動等：對于分別驅動的兩套傳動機構，當其中一套的齒輪間隙較另一套的齒輪間隙大，或者某一套傳動機構的軸鍵松動，都會使兩主動車輪運行速度不等，從而引起車體走斜，發生啃軌現象。

(2)兩套驅動機構的制動器調整的松緊程度不同：在啟動、制動時，如果一側制動器的制動間隙大，另一側制動器的制動間隙小，也會引起車體走斜，發生啃軌現象。

(3)電動機的轉速差過大：對于分別驅動的兩套驅動機構，由于兩套機構之間沒有聯系，若兩個驅動電動機的轉速差過大，將會導致起重機在運行過程中，一側運行速度快，而另一側運行速度慢，引起車體走斜，發生啃軌現象。

2 啃軌原因確認

為了找到造成啃軌的真正原因，以便對癥下藥，我們根據該行車的實際情況，有針對性地進行了以下幾項工作：

(1)對四只車輪制造質量進行了測量，四只車輪外圓磨損較為均勻，直徑差在5-10MM內，符合國家有關標準。

(2)電機同步檢查，我們將兩主動端車輪用千斤頂抬離軌面，用測速表測得兩主動車輪的轉速差＜1%，符合有關標準。

(3)對行車跨距和拱度進行了測量，結果如表1所示。

表1顯示，軌距誤差未超標，主梁上拱度正常。

(4)在對主梁和端梁進行仔細檢查時發現：主梁與端梁焊縫多處開裂且曾經多次貼鋼板重焊、四只大車車輪角尺座所有定位板都經多次割除和重新定位，角尺座增加了多塊加強筋板。

另外，在作業現場還觀察到，由于電磁掛梁較長，在吸起鋼坯時受力不均勻，起升沖擊很大，肉眼可見大梁上下起伏，卸載后大梁可恢復上拱度至上表數值。

同時我們還注意到：在該廠房同一跨度內的其它三臺行車運行均正常，未出現大車車輪啃軌現象。

綜上所述，我們認為：14#行車車輪制造和安裝符合技術要求、軌道標高、軌距及其水平彎曲，以及大梁上拱度等均滿足要求，兩側電動機同步狀況也良好，抱閘調整正常。

另外，該行車在長期的起吊作業中，頻繁受交變應力作用，曾出現過大梁與端梁結合部位焊縫脫開，運行中整臺行車呈“扭動”行進，進而導致端梁變形、出現大車啃軌，其后在脫焊處進行了貼補鋼板的應急處置。在后續更換車輪組時，為了調整角尺座的方便，多次將所有定位板割開重新定位。由于在歷次定位板重新定位過程中，受條件限制難以精確定位，對角線精確測量難度也較大，加上該行車本身跨度大、起吊作業時沖擊載荷大，嚴重啃軌的現象存在了多年，基本上靠頻繁更換車輪維持生產，因此我們確信造成大車車輪啃軌現象，系端梁不可逆轉的“疲勞”變形引起運行過程對角線動態變化并超標所導致。

3 整改方案確定及實施效果

根據以上分析，投運時間長達9年的這臺電磁式行車，由于端梁在長期頻繁交變應力作用下，與主梁結合處金屬發生“疲勞”損壞并累及整個端梁，僅靠“割割補補”已無法恢復端梁鋼板的原有狀態，因而啃軌的現象無法根治。因此，要根治嚴重啃軌，唯一有效的辦法就是更換兩側的端梁(包括聯接梁)。在對端梁進行更換的同時，將上下蓋板的厚度由原來16mm增加至24mm、再增加連接箱梁內部和角尺座處筋板密度，以進一步增強端梁的整體剛性。(擬更換的端梁見圖1)。

就地實施端梁更新過程中，應著重注意并控制好以下幾個方面。

(1)用經緯儀測量并校對兩根主梁外側的端梁兩端尺寸相等。

(2)用吊線法測量及校對端梁垂直傾斜〈4mm(b〈H/200)。

(3)用水平儀測量及調整使每根端梁兩端高低差〈2mm，兩根端梁四端頭高低差≤3mm，兩根端梁在橋架同一側高低差≤3mm，對角差≤5mm。

(4)用水平儀復測及調整至端梁四端在水平面內尺寸精度符合要求的情況下點焊工藝定位角鋼，以防吊裝過程變形。

(5)在吊裝端梁時注意端梁旁彎對稱向外。

(6)車輪安裝完畢后，對四個大車輪的對角線進行測量，使其誤差〈5mm。

(7)在地面對拼接完成的行車整車進行全面檢測，檢驗合適后，端梁與主梁連接處增設工藝板，以加強端梁抗水平側向沖擊，保證整車吊裝就位過程不發生永久性變形，爾后方可進行吊裝。

按既定方案實施兩側端梁(包括連接梁)更新后，經過一年多運行檢驗，行車整體運行情況良好，嚴重啃軌現象得以消除，達到了預期目的，從而也驗證了當初對大車嚴重啃軌原因判斷的正確性。一年來未發生過因啃軌導致輪緣磨損超標而更換車輪，該行車的穩定順行，確保了成品發貨的及時性，消除了制約我公司高速線材高效生產的瓶頸。

[1]GB50278-2010.起重設備安裝工程施工及驗收規范[S].

[2]GB/T10183.1-2010/ISO 12488-1：2005.起重機 車輪及大車和小車軌道公差[S].

王雙泉(1960—),男,河南林州人,大專,職稱：工程師,研究方向：冶金機械;

胡建軍(1962—),男,浙江杭州人,大專,職稱：工程師,研究方向：冶金機械。