國內外起重機防啃軌相關技術概況

馬晶磊

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院，江蘇 南京210036）

0 引言

起重機車輪啃軌主要是指起重機在運行過程中，運行機構的車輪輪緣與軌道側面接觸，產生水平側向力，發生嚴重摩擦與磨損，使車輪輪緣快速磨損與變形。同時使軌道的側面也產生十分嚴重的磨損。通過對起重機的軌道、傳動系統及電氣系統的分析與改進，同時借鑒國外起重行業的先進方法可起到控制改善起重機的啃軌現象的作用。

1 國內起重行業啃軌現象分析與改進

1.1 軌道缺陷分析與修復

目前而言，大部分國內企業仍采用費工費時的機械修復的手段來解決起重機啃軌問題。

在處理由于軌道缺陷造成啃軌問題上，軌道在調整之前應當對其進行詳細的檢查與測量，并記錄相關的數據。檢查的內容包括：①檢查鋼軌、螺栓、夾板有無裂紋、松脫和腐蝕。如發現裂紋應及時更換新件，如有其他缺陷應及修理。鋼軌上的裂紋可用線路軌道探傷器檢查。裂紋分為垂直于軌道的橫裂紋、順著軌道的縱向裂紋和斜向裂紋。如果產生較小的橫向裂紋，可采用魚尾板連接；斜向或縱向裂紋則要去掉有裂紋的部分，換上新軌道。②鋼軌頂面若有較小的疤痕或損傷時，可用電焊補平，再用砂輪修光。軌道面和側面磨損（單側）都不應超過3mm。 ③魚尾板的連接螺栓不得少于4個，一般應有6個。④起重機小車軌道每組墊鐵不應超過兩塊，長度不應小于100mm,寬度應比鋼軌底面寬10～20mm，兩組墊鐵間距不應小于200mm。墊鐵與軌道底面實際接觸面積不應小于名義面積的60%，局部間隙不應大于1mm(用塞尺檢查)。

根據上述檢查出的結果來決定下一步修理的具體方案。一般來說，如果軌道變形或磨損不是很嚴重的時候，可以進行局部調整軌道的方法來消除車輪啃軌現象。當軌道產生嚴重變形或磨損超標時，單純的調整軌道已不足以能夠解決問題了，只能通過更換軌道或增高軌道基礎等方法來達到目的。[1]

1.2 傳動系統缺陷分析與修復

在處理大小車傳動系統不同步問題上：①應對各傳動系統的進行必要的檢查：第一步：檢測兩側驅動電機的轉速是否一致；第二步：排查各傳動機構中聯接軸的磨損情況、減速機齒輪的嚙合情況是否存在咬齒等故障、各傳動軸之間的配合安裝情況；第三步：確認制動器閘塊的調節情況。②傳動系統不同步的整治方法：首先，對兩側驅動電機進行測速試驗，若確認為電機問題，則應更換相同型號同一生產廠家的電機；其次，對于分別驅動的傳動系統，除了應保證零部件的安裝精度，嚙合完整度，更要避免新舊零件的同時使用，更換零部件時建議采用兩側同時更換的原則。最后，調節好制動器閘塊的間隙，保證制動的同步性。③對兩側驅動電機實現變頻調速，兩臺電機分別裝有增量式旋轉編碼器，在閉環控制系統中，以一側電機1的速度為目標速度，由對側電機2的變頻器收集安裝在電機1上編碼器傳輸的脈沖信號來調節以跟蹤電機1的速度。兩臺編碼器分別采集兩電機的速度脈沖信號，并送到PLC的高速計數口。PLC控制器再對兩信號進行處理分析，控制電機2的變頻器。因此，就可以保證電機2的速度隨電機1速度的變化而變化。兩側電機速度保持同步而避免啃軌現象發生。[2]

2 國外起重行業啃軌現象分析與改進

近年來隨著起重行業的日益發展，國外起重機在防啃軌問題研究上非常值得我們去學習。①利用PLC控制系統、變頻控制和傳感器技術，可實現準確調整控制車輪的運行速度，防止發生啃軌。該技術研究最為廣泛，較為常見的為加裝車輪行走自動監視控制器，采用信號處理技術，PLC編程或者編碼器設計，所增加的一套控制系統是獨立于原整車電氣、機械運行基礎之上的。控制系統通過監測運行機構的運行狀態，自動識別啃軌狀態反饋信號，即在四個車輪后方不會被碰壞處安裝接收傳感器。安裝要求：車輪外緣應與傳感器的中心線處于一條直線上，與車輪保持50～100mm,與軌道壓面保持8～12mm為宜，當傳感器感應到車輪外緣距離外軌側5mm時開始工作，信號反饋到接收器中經控制器處理后控制相對應的電機，通過調整電機轉速，使輪緣拉開與軌道距離，從而防止車輪啃軌，達到起重機自動控制的目的。在實際應用中由于工況惡劣或現場環境等問題，導致控制器的壽命縮短，使用效果差，不易操作。[3]②通過分析結果找出導致發生啃軌的誤差的原因，再應用全站儀或者激光測距儀測量起重機兩側對角線提高安裝調整精度，該技術主要是針對發生啃軌后的應急調整處理，費時費力且需要多人操作處理。③安全監控和故障實時處理，如今國內一些大型起重機和國外先進起重機上都裝有安全監控系統。起重機械安全監控管理系統是由六個基本單元組成，這六個基本單元歸納為三個主要過程：接受信息——處理信息——輸出信息。處理信息單元的是PLC主站和上位機，主要作用是進行信息的處理和儲存，并在司機室觸摸屏和上位機屏幕上顯示，并留有足夠的網口，作遠程監控用。大型起重機上都采用了遠程監控功能 （配置了無線網口——無線發送器——發送器的天線且設置在相對開闊的地方）。它是通過3G無線互聯網技術可以使全球范圍內的任何用戶使用小型移動臺實現從陸地到海洋到衛星的全球立體通信聯網。實現了起重機電控系統計算機圖形化監控和故障跟蹤，對起重機的綜合日常運行和工作量的統計，可快速確定故障所在，極大提高故障排除時間。但此套設備價格昂貴，一般中小型起重機很少有安裝，且還在開發研究當中。

3 結束語

車輪啃軌的原因有很多，在實際工作中，要解決啃軌問題時，應該認真分析，仔細觀察找出原因。在設計時多借鑒國外先進的設計方法和應用理念，在安裝設備時保證安裝精度，這對起重機的安全使用和工程建設的施工安全具有非常重要的作用。

［1］GB/T 3811-2008起重機設計規范[S].

［2］強寶民,徐海群.橋式起重機運行機構同步性檢測方法[J].起重運輸機械,2013,2.

［3］沈學軍,彭楚武.采用PLC和變頻器對龍門起重機小車運行同步控制[J].建筑配電,2003,10.