斗輪堆取料機(jī)行走輪啃軌原因分析及處理

尹紀(jì)峰

(山東省冶金設(shè)計院股份有限公司)

?

斗輪堆取料機(jī)行走輪啃軌原因分析及處理

尹紀(jì)峰

(山東省冶金設(shè)計院股份有限公司)

為查明堆取料機(jī)行走輪啃軌的原因，采用全站儀測量的方法，對斗輪堆取料機(jī)行走輪間距、軌道間距、軌道頂標(biāo)高、行走輪對角間距等進(jìn)行了測量。測量結(jié)果表明：軌道局部出現(xiàn)異常點，同時車輪組呈現(xiàn)不規(guī)則的平行四邊形狀；堆取料機(jī)行走輪啃軌是軌道和設(shè)備因素綜合造成，其中設(shè)備因素影響權(quán)重更大。測量后進(jìn)行了一系列修正工作并試車檢驗，啃軌現(xiàn)象基本消除。

堆取料機(jī) 啃軌 行走輪 測量

斗輪堆取料機(jī)是鋼鐵廠應(yīng)用較多的原燃料高效裝卸設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，斗輪堆取料機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛[1]。但在生產(chǎn)使用過程中，往往出現(xiàn)軌道上有毛剌、溝痕、表面脫落以及輪沿磨損等一些非正常現(xiàn)象。嚴(yán)重時會聽到明顯的嘶嘶聲，甚至出現(xiàn)機(jī)體振動和跳躍現(xiàn)象。諸如上述現(xiàn)象均因行走輪啃軌導(dǎo)致，所謂的啃軌是指堆取料機(jī)在行進(jìn)過程中，車輪中心與軌道中心有偏離而造成車輪輪緣與軌道側(cè)面接觸，產(chǎn)生水平側(cè)向推力，引起輪緣與軌道的摩擦造成車輪或者軌道磨損的現(xiàn)象[2]。徹底弄清楚啃軌的原因?qū)Χ讶×蠙C(jī)的維護(hù)管理、加工制造、設(shè)備組裝、施工管理等工作會起到一定的參考和借鑒意義。為此，采用精準(zhǔn)測量的方法對軌道和設(shè)備輪組進(jìn)行了測量，并用統(tǒng)計分析的方法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，試圖找出修復(fù)措施，以徹底解決啃軌問題。

1 啃軌問題

某總包工程斗輪堆取料機(jī)試生產(chǎn)時出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的啃軌問題，試車時車體輪子呈現(xiàn)平行四邊形走勢，嚴(yán)重處有較為明顯的片狀鐵屑脫落。試生產(chǎn)一段時間后發(fā)現(xiàn)各個輪子磨損不均衡，有的輪子未產(chǎn)生磨損，而有的輪子輪沿磨損掉了近2/3，而且同一個輪子，不同地方的輪壓也存在磨損程度差異。其中有兩個車輪磨損最為嚴(yán)重，輪沿幾乎被磨損殆盡，有很大的掉輪隱患。車輪磨損狀況見圖1。

2 啃軌因素分析

啃軌主要是由車輪、軌道和橋架的制造或使用不當(dāng)?shù)纫穑熊壥疽鈭D見圖2。啃軌嚴(yán)重會產(chǎn)生一系列問題，具體為：①加速車輪的磨損，降低輪子使用壽命；②增加軌道的負(fù)荷，縮短軌道使用年限；③加大軌道側(cè)向受力，使軌道壓緊螺栓松動變形，導(dǎo)致軌道橫向位移；④增加設(shè)備、軌道的日常維護(hù)和檢修難度，提升事故率影響正常生產(chǎn)；⑤嚴(yán)重時，可能會出現(xiàn)車輪掉軌現(xiàn)象，造成生產(chǎn)停機(jī)甚至人身傷亡事故。

圖1 車輪磨損狀況

圖2 啃軌示意圖

由于車輪和橋架變形引起的啃軌故障約占80%[3]。基于啃軌因素從基礎(chǔ)、軌道、設(shè)備安裝、設(shè)備制造等方面進(jìn)行了全面分析。

(1)基礎(chǔ)因素。①地基處理強(qiáng)度不滿足要求，易產(chǎn)生下陷、松軟，影響軌道的水平度和平行度引起啃軌；②地基水平度施工不滿足標(biāo)準(zhǔn)，軌道產(chǎn)生高差，導(dǎo)致車輪運行跑偏引起啃軌[2]；③預(yù)埋螺栓松動，軌道壓緊力不足，引起軌道變形，進(jìn)而導(dǎo)致啃軌。

(2)軌道因素。①軌道本身在安裝前有變形，安裝時未處理或者處理不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致軌道的水平度、平行度等參數(shù)不能滿足要求，引起啃軌；②軌道安裝精度不能滿足要求，高差或者水平差超出要求范圍，引起啃軌[2]。

(3)設(shè)備安裝因素。設(shè)備安裝精度不能滿足要求，引起輪組變形影響車輪運行軌跡，導(dǎo)致啃軌。

(4)設(shè)備制造因素。設(shè)備部件制造精度不能滿足要求，影響設(shè)備整體組裝精度，導(dǎo)致啃軌。

3 數(shù)據(jù)測量及處理

3.1 軌道測量

一旦波形確定,s和s′是可以提前求得的,這里認(rèn)為其是常數(shù)。以下是具體的估計過程,首先由于s遠(yuǎn)大于s′Δt1和v,可以先得到α1的粗估計,

針對軌道因素，進(jìn)行了軌道標(biāo)高、水平間距測量。測量工具為全站儀，測量數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 軌道標(biāo)高測量數(shù)據(jù)

表2 兩軌道間距測量數(shù)據(jù)

由表1可知，各組數(shù)據(jù)均在誤差要求范圍內(nèi)，但第4個點處偏差較大。根據(jù)數(shù)據(jù)表作南北軌道標(biāo)高對比見圖3。

由圖3可見，南北軌道標(biāo)高趨勢基本一致，且同一測點處南北高差間距不大，只有第4個測點處，兩點間距較長。所以第4個測點可以作為異常點處理。

由表2可知，各組數(shù)據(jù)基本在誤差要求范圍內(nèi)，但第9個點處偏差明顯超出誤差要求。根據(jù)數(shù)據(jù)表作南北軌道標(biāo)高對比見圖4。

圖3 南北軌道頂面標(biāo)高對比

圖4 不同測點軌道水平間距對比

由圖4可見，不同測點測量的軌道間距數(shù)值除第9個點外，均在間距基準(zhǔn)值上下波動。所以第9個測點可以作為異常點處理。

根據(jù)上述結(jié)論，組織人員對異常測點處做了進(jìn)一步細(xì)化測量，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)對軌道標(biāo)高和兩軌道間距做了修正。修正后復(fù)檢數(shù)據(jù)均在誤差要求范圍內(nèi)。

3.2 設(shè)備輪距測量

針對設(shè)備本身因素，對斗輪堆取料機(jī)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了測量。輪組和輪架對角線測量數(shù)據(jù)見圖5。

圖5 輪組和輪架相關(guān)尺寸圖(單位：m)

(1)車輪的偏差值計算。

上側(cè)兩端車輪的偏差值計算如下:

ΔL=L1-L2=0.378 5-0.368 4=0.010 1 m=10.1 mm。

下側(cè)兩端車輪的偏差值計算如下:

ΔL=L1-L2=0.383 1-0.384 7=-0.001 6 m=-1.6 mm。

根據(jù)《斗輪堆取料機(jī)驗收技術(shù)規(guī)范》要求，同側(cè)軌道上各車輪的滾動圓的中心面應(yīng)在同一平面內(nèi)，其同位差不得大于5 mm。根據(jù)上述計算，車輪同位差即︱ΔL︱。上側(cè)車輪同位差為10.1 mm，遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)行處理。下側(cè)車輪同位差為1.6 mm，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，無需調(diào)整。

(2)車架的偏差值計算。

上側(cè)車架兩端的偏差值計算如下:

ΔL=L1-L2=0.233 2-0.237 7=-0.004 5 m=-4.5 mm。

下側(cè)車架兩端的偏差值計算如下:

ΔL=L1-L2=0.233 2-0.241 6=-0.008 4 m=-8.4 mm。

車架對角線偏差計算如下：

ΔL=L1-L2=10.068 2-10.063 6=-0.004 6 m=-4.6 mm。

根據(jù)《斗輪堆取料機(jī)驗收技術(shù)規(guī)范》要求，車架跨度偏差為±5 mm，車架對角線偏差為±15 mm。根據(jù)上述計算，車架跨度偏差=上側(cè)車架偏差-下側(cè)車架偏差=-4.5-(-8.4)=-12.9 mm，遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)行處理。車架對角線偏差為-4.6 mm，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，無需調(diào)整。

基于上述結(jié)論，組織人員對部分車輪和車架均衡梁進(jìn)行了調(diào)整。修正后復(fù)檢數(shù)據(jù)均在誤差要求范圍內(nèi)。

4 結(jié) 論

某總包工程針對斗輪堆取料機(jī)存在的啃軌現(xiàn)象通過測量、分析后，有針對性的進(jìn)行了整改，整改完成后分別進(jìn)行了試車工作檢驗糾偏效果。通過研究可以看出僅僅修復(fù)軌道使其達(dá)到安裝精度要求，沒有改變行走輪來程和返程平行四邊形形態(tài)，啃軌現(xiàn)象依然存在，但是運行過程的機(jī)體振動和跳躍現(xiàn)象減輕。進(jìn)而對車輪組自身誤差進(jìn)行了修復(fù)并試車，發(fā)現(xiàn)行走輪來程和返程平行四邊形形態(tài)依然存在但程度大大減輕，軌道在整個運行過程中大體在輪子中間部位，啃軌現(xiàn)象基本消除。通過研究得出結(jié)論以下：

(1)堆取料機(jī)行走輪啃軌現(xiàn)象為軌道和設(shè)備因素綜合作用造成。

(2)軌道因素是基礎(chǔ)。軌道的基礎(chǔ)處理和安裝精度必需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但軌道標(biāo)高或水平間距局部出現(xiàn)偏差不會造成持續(xù)性的啃軌，造成設(shè)備振動和局部地段跳躍的可能性較大。

(3)設(shè)備制造和組裝精度因素是關(guān)鍵。設(shè)備自身部件尤其是輪組和輪組框架的制造或者組裝精度不高極易造成持續(xù)性啃軌，可大大減少車輪和軌道的使用壽命。

(4)研究僅對堆取料機(jī)輪組和軌道的表面因素進(jìn)行了選點測量和分析，存在一定的片面性；設(shè)備因素僅僅測量了輪組的數(shù)據(jù)，其他部件是否存在影響并不確定，要想更深入的剖析造成啃軌現(xiàn)象的原因，仍需更加全面和專業(yè)的研究。

[1] 楊長骙，傅東明.起重機(jī)械[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992:34-35.

[2] 毛友莊，周金生.斗輪堆取料機(jī)行走機(jī)構(gòu)啃軌機(jī)理分析及檢測[J].冶金叢刊，2014(5):25-28.

[3] 解春華.論橋門式起重機(jī)啃軌原因分析[J].煤炭技術(shù)，2003，22(10):23-25.

2016-07-04)

尹紀(jì)峰(1982—)，男，工程師，250000 山東省濟(jì)南市高新區(qū)舜華南路1969號。