獨立歐式車輪組在起重機上的應用

王 尚

(陜西省特種設備檢驗檢測研究院，陜西 西安 710048)

0 引言

傳統車輪組采用角型軸承箱結構形式，鑄造成型，雖然結構簡單，但是直角面加工難度大，且整體鑄造成品率較低；車輪組的安裝由工人調整，難度系數大且不易保證安裝精度，拆卸、維修、更換費時費力。獨立歐式車輪組采用月牙形車輪組結構形式，側面螺栓固定，結構緊湊、安裝簡單、偏心可調。在起重機輕量化、模塊化、產品結構美觀化發展趨勢下，獨立歐式車輪組逐漸在各類軌道式起重機上得到廣泛應用。

1 傳統車輪組結構

傳統車輪組主要包括主(被)動車輪軸、通蓋、圓錐滾子軸承、主(被)動車輪、軸套、軸承箱、調整墊板、圓螺母、止動墊圈、悶蓋、螺栓副、油杯、平鍵、油氈等，如圖1所示。其中，被動車輪組沒有鍵槽和通蓋，被動車輪和被動車輪軸采用過盈配合。

1-主動車輪軸；2-通蓋一；3-軸承；4-主動車輪；5-軸套；6-通蓋二；7-軸承箱；8-調整墊板；9-圓螺母、止動墊圈；10-悶蓋；11-螺栓副一；12-油杯；13-螺栓副二

軸承箱7采用角型箱式結構，通過垂直相鄰兩側的兩個固定孔與橋架端梁或傳統臺車架連接，采用兩塊調整墊板8定位車輪的水平和垂直位置，并進行微調節，然后焊接在臺車架上固定。在安裝維護過程中，如果出現問題，需要現場割開兩塊調整墊板焊縫重新焊接，處理麻煩，同時，由于反復高溫作用，軸承及角箱式軸承座易脆化，降低了車輪組的使用壽命。傳統車輪組軸承箱為異形角型，一般采用鑄造工藝毛坯，制作工序多，整體鑄造成品率較低，其材質主要采用ZG270-540，機加工采用“車+刨+鉆”，加工工步多，生產成本較高。

主(被)動車輪采用雙(單、無)輪緣結構，輪緣高度為20 mm～30 mm、厚度為20 mm～25 mm，主動車輪設計軸孔、鍵槽，腹板均布工藝孔，減輕車輪重量，也便于起模鑄造。車輪常用材質為ZG340-640，要求車輪踏面有較高的硬度，并且有一定的淬硬層深度和過渡層(深度>20 mm，硬度HB300～HB380)，以提高承載能力、耐磨性和抗接觸疲勞的性能。

通蓋較厚，常采用普通HT150材質鑄造加工而成，中間有軸孔，軸孔內側設計有潤滑槽，通過配做軟鋼制板裝配，防止潤滑油滲漏。

主(被)動車輪軸設計成階梯軸形式，采用普通棒料機加工，連接動力設備或者傳動設備。軸套采用Q235B或者HT150材質進行“車”機加工而成。

傳統軸承選用圓錐滾子軸承，能承受較大的輪壓和沖擊。

2 獨立歐式車輪組結構

獨立歐式車輪組主要包括主(被)動車輪軸、通蓋、調心滾子軸承、歐式主(被)動車輪、軸套、軸承座、悶蓋、螺栓副、透氣塞、油杯、平鍵、O型圈等，如圖2所示。其中，被動車輪沒有鍵槽，被動車輪和被動車輪軸采用過盈配合進行安裝固定。

1-主動車輪軸；2-通蓋一；3-調心滾子軸承；4-歐式主動車輪；5-軸套；6-通蓋二；7-軸承座；8-悶蓋；9-螺栓副一；10-透氣塞孔；11-螺栓副二；12-油杯

軸承座7一般采用強度較高、韌性較好的中碳鋼，采用圓形階梯軸肩設計，與歐式臺車架為圓弧面接觸，通過側面螺栓副9進行安裝固定，接觸面大，受力均勻，承載能力強，使用壽命長，安裝拆卸方便。軸承孔中心與固定孔中心采用偏心設計，軸承座可以360°旋轉，便于調整車輪軸垂直偏斜量，通過添加調整墊片，軸承座可以軸向調整，便于調整車輪軸水平偏斜量。軸承座設計為圓柱形，毛坯制作工藝簡單，生產時采用“車+鉆”即可完成，加工工步少，大大降低了生產成本。

通蓋和悶蓋兩側設計有兩透氣塞孔，其中一孔安裝潤滑裝置，便于添加潤滑油；另一孔安裝透氣塞，并通過透氣塞的位置設計控制潤滑油添加量，同時在維護過程中可以檢測潤滑油是否加滿。通蓋中間有軸孔，軸孔內側設計有潤滑槽，通過安裝O型密封圈或油氈防止潤滑油滲漏，由于通蓋設計降低了寬度，可采用普通Q235B材質直接加工而成。

主(被)動車輪采用單、雙輪緣結構，輪緣高度為20 mm～30 mm，厚度為15 mm～20 mm，主動車輪設計軸孔、鍵槽，腹板設計均布工藝孔，方便安裝、拆卸，同時減輕車輪重量，便于起模鑄造。國內常用歐式車輪材質為中碳低合金鍛鋼，如DG40CrMn2、42CrMo。根據行車的使用特點，要求車輪踏面有較高的硬度，并且有一定的淬硬層深度和過渡層(深度>10 mm，硬度HRC40～HRC48)，以提高承載能力、耐磨性和抗接觸疲勞的性能。

主(被)動車輪軸設計成階梯軸形式，采用普通棒料機加工，軸身部分可以連接動力設備或者傳動設備，比如“三合一”減速電機或者“聯軸器”，以傳遞動力。軸套采用Q235B或者HT150材質進行“車”加工而成。

軸承選用調心滾子軸承，自動調整軸承中心位置，能承受較大的輪壓和沖擊。

通蓋、悶蓋與軸承座及軸承座與端梁、臺車架通過高強度螺栓副進行連接，安裝拆卸方便。

3 獨立歐式車輪組與傳統車輪組對比

結合車輪組組成零件，分別從結構設計、加工裝配、維修保養等方面對獨立歐式車輪組與傳統車輪組進行比較，如表1所示。獨立歐式車輪組與傳統車輪組在起重機制造中的實際應用如圖3、圖4所示。

圖3 獨立歐式車輪組的應用

圖4 傳統車輪組的應用

表1 歐式車輪組與傳統車輪組對比

通過對比可以看出，歐式車輪組設計簡單，輕巧精致，外觀美觀，質量可靠，使用壽命長，尤其是軸承座結構形式的改變，突出了歐式“結構輕量化、機構個性化”理念。當然，歐式車輪組的優勢關鍵還在于制造工藝先進，加工精度較高，雖然符合當前大環境提倡的輕量化、節能環保理念，但是對企業制造設備、技能人員的水平也是一個考驗。

4 結束語

本文針對獨立歐式車輪組與傳統車輪組的結構、材質、加工、安裝、維修等方面在起重機應用上進行了對比分析，獨立歐式車輪組優勢突出，隨著技術的不斷更新發展，新型獨立歐式車輪組也在不斷替換原來傳統車輪組，越來越多的起重機企業將獨立歐式車輪組運用到電單、橋式、門式、港機等起重機上，不僅提高了起重機運行可靠性，而且提高了美觀性，符合國內起重機及起重機零部件輕量化、個性化的發展趨勢。