橋式起重機啃軌分析及解決方法

摘 要：橋式起重機是造船企業最主要的設備之一，在造船工況條件下，使用多年后，大車在工作過程中勢必發生啃軌現象，存在設備安全隱患，影響造船企業生產?，F從橋式起重機啃軌現象及啃軌危害出發，對橋式起重機啃軌現象進行原因分析，提出解決方法，以期改善起重機運行狀態，延長起重機使用壽命。

關鍵詞：起重機;啃軌現象;解決方法;火焰矯正

0? ? 引言

造船企業是起重機的使用大戶，僅橋式起重機一項，數量就高達百余臺，起重機啃軌現象時常發生，嚴重時將直接造成起重機維修成本升高，并影響生產效率。因此，很有必要重視起重機啃軌問題，分析原因，找出解決方法，從而延長起重機使用壽命，降低起重機維修成本，減少起重機安全隱患。

1? ? 起重機啃軌現象

正常運行情況下，橋式起重機車輪邊緣與軌道兩側之間應保持30～40 mm間隙，軌道承壓滿足起重機車輪的輪壓，軌道的抗磨彎變應良好?？熊壥侵钙鹬貦C的大車或小車的車體，相對于軌道偏斜運行到一定的程度后，就會使車輪的邊緣與軌道側面擠壓造成摩擦，并發出響聲或產生劇烈的振動，形成嚴重磨損的現象。

啃軌的表現形式主要有：起重機軌道側面與車輪邊緣接觸面形成摩擦劃痕，甚至會使劃痕上產生毛刺;起重機運行時，發出刺耳的“吱吱”聲響，嚴重時會出現撞擊聲;當起重機短距離運行時，車輪邊緣與軌道接觸面之間的間隙出現顯著變化;當起重機啟動與制動剎車時，會有車輪偏斜呈蛇形走位，車輪走偏。從車輪啃軌現象出發，啃軌可簡單理解為單輪啃軌、雙輪啃軌、多輪啃軌。其中雙輪啃軌分為對角車輪啃軌，同側、對側車輪啃軌。

2? ? 起重機啃軌的危害

橋式起重機啃軌是車輪與軌道間的相互摩擦，會產生一個水平側向力，不斷左右擠壓軌道，從而使軌道發生橫向的移動，最終使軌道的固定螺栓和壓板產生松動現象，安裝軌道的廠房結構也會受到附加的載荷。這樣起重機在運行中容易產生振動和噪聲，這些都會對起重機的使用壽命和工作環境產生影響。

橋式起重機啃軌對企業生產的危害：起重機啃軌會加劇軌道和車輪損壞，增加車輪和軌道的維修更換頻次，影響造船生產節奏;嚴重的啃軌會造成起重機行駛脫軌、車輪高空墜落等，釀成設備事故和人身傷亡事故。

橋式起重機啃軌對電機的危害：啃軌會增加運行阻力，加重起重機電氣系統的運行負荷，尤其是在負載運行中，電機超負荷運行，最終將造成電流過大，使得電機及元器件燒毀;而且運行阻力過大，也會加速減速箱的磨損和聯軸器、車輪軸承的損壞。

3? ? 啃軌現象分析及解決方法

某造船企業制造一部E跨車間一臺雙梁橋式電磁起重機（16 t×34.5 m）存在啃軌現象，大車有兩只主動車輪輪緣內外側啃軌嚴重，一只被動車輪輪緣內側啃軌，另一只被動車輪啃軌但不明顯;軌道顯示雙側啃軌，內側啃軌較嚴重。

3.1? ? 啃軌現象分析

第一，檢查車輪的踏面磨損和直徑磨損，輪緣的厚度磨損大于5%（需更換），踏面磨損≤1.5%，兩只主動輪直徑偏差未超過0.2 mm，被動輪直徑偏差未超過0.5 mm，主動輪和被動輪直徑偏差未超過3 mm，排除由車輪直徑不一致引起的啃軌磨損。

第二，因同跨度上運行的另一臺橋式起重機啃軌現象不明顯，暫不考慮軌道問題。根據3只車輪啃軌現象，在車輪同一安裝水平面上，車輪對角線不等，呈現平行四邊形，且有車輪安裝發生偏斜。3只車輪啃軌可以理解為有一組對角車輪啃軌，一組同側車輪啃軌或者一組對側車輪啃軌;再根據車輪啃軌是單側還是雙側判斷屬于哪種情況。本橋式起重機的啃軌現象應屬于一組對角車輪啃軌和一組對側車輪啃軌。

當對角線D1和D2偏差過大時，就會引起車輪對角線一組車輪啃軌，車輪1和車輪3外側輪緣啃軌，或者車輪2和車輪4內側輪緣啃軌（圖1）。當M1和M2的距離偏差過大時，也會引起對角線D1和D2偏差過大，但這種情況較少，且呈現梯形，故確定對角線有偏差。

若主動車輪1和車輪2向前運行僅單側啃軌，向后運行另一側啃軌，則出現車輪安裝位置偏斜現象（圖2）。

當車輪1和車輪2在軌道上前后運行時，則車輪輪緣內外側都會出現啃軌現象。分析情況后，用鋼尺測量車輪對角線尺寸，現實中不是很方便，且兩只主動車輪1和車輪2必須更換，筆者直接測量了兩只主動車輪偏斜情況，與分析一致，可判斷上述分析思路正確。

第三，因每次更換車輪都是按照標準維修工藝測量安裝，引起主動車輪偏斜可能有外在原因，與主動車輪連接的聯軸器、減速箱和電機在力的作用下都可能導致主動車輪偏斜。檢查聯軸器連接處的縫隙無異常，檢查減速箱和電機的地腳螺栓是否松動有位移也無異常。

第四，正常按照上述分析，只要對主動車輪1和車輪2進行更換，調整車輪3和車輪4位置，調整車輪測量車輪對角線相等，試車運行啃軌現象便會消除;但三四個月后，再次出現了車輪1/2/4開始啃軌現象，所以還有其他原因導致橋式起重機啃軌，然后測量軌道的直線度和兩根軌道的間距，偏差在合理范圍內;考慮起重機橋架主梁問題，利用全站儀測量兩個主梁直線度偏差最大為16 mm，旁彎較為嚴重，主梁方向出現扭曲現象，測量主梁下撓度為-4 mm，無法滿足《通用橋式起重機》（GB/T 14405—2011）要求，其中主梁應有上拱，跨中上拱通常為（0.9～1.4）S/1 000，且最大上拱應控制在跨中S/10的范圍內，水平旁彎的限制為S/2 000，S為起重機跨度（本起重機跨度為34.5 m）。

主梁變形引起的啃軌現象原因較復雜，且維修調整較困難，主要有主梁水平變形后造成端梁彎曲，引起的車輪水平偏斜超過規定值β（圖3），兩只主動車輪1和車輪2向相同方向發生水平偏斜，造成啃軌;主梁垂直變形后，引起跨度超差和車輪垂直方向偏斜超過規定值α（圖4），兩只主動車輪1和車輪2向相同方向發生垂直偏斜，特別是承重后，一只車輪垂直偏斜增大，運行半徑變大，另一只車輪垂直偏斜減少，運行半徑減小，兩只車輪的運行半徑超差過大，造成啃軌。

3.2? ? 啃軌解決方法

在起重機橋架主梁變形滿足技術要求的情況下，車輪的水平偏斜調整可采用兩種方式：一是通過調整角形軸承箱上的定位鍵的墊片厚度，達到水平偏斜糾正的目的;二是重新制作適合的定位鍵后焊接定位，消除水平偏斜。車輪的垂直偏斜調整方法是角形軸承箱與水平定位鍵增加墊片或者在水平定位鍵與端梁彎板間加墊片;根據車輪垂直偏斜方向，在對應方向的角形軸承箱增加墊片即可，如車輪向左偏斜，則在右側角形軸承箱加墊片;若墊片厚度大于角形軸承箱定位槽2/3深度，則直接在端梁彎板處加墊片，便可解決啃軌問題。

此次橋式起重機不能滿足技術要求，從經濟性、可靠性及安全性方面考慮后，采用熱（冷）縮主梁受拉區域進行修復，即在主梁中間頂升，同時在主梁底部及腹板下部區域加熱（圖5）。在局部加熱過程中，主梁結構中性層受重力作用兩側下撓;主梁的每一個加熱區受到熱脹冷縮的偏心力，在重力和偏心力的作用下，主梁逐步恢復上拱度要求。

具體矯正方法如下：在準備工作就緒后，第一步，分別在主梁上平面每隔1 m選取1個測量點并做好標記，逐點測量主梁的撓度和旁彎，根據測量數據初步劃出火焰矯正區域（圖6）。第二步，在車間主梁重心以及小車架位置布置胎架，架設好頂升工裝，位置與主梁隔板對筋，千斤頂頂升位置對準頂升工裝筋板。第三步，將小車架頂升，頂升高度不宜過大，該頂升僅用于平衡小車架，起泄壓作用。然后對主梁頂升，同時操作千斤頂緩緩頂升，保持千斤頂頂升速度基本同步，大車輪離開軌面約10 mm時即停止頂升。第四步，在劃出的區域由兩側向中間方向進行火焰加熱。加熱位置選擇在主梁下翼緣板和腹板下部（約主梁高度1/3的范圍內），底板呈條狀加熱，寬20～40 mm，腹板呈三角形加熱，三角形高度為1/3的梁高，底邊20～40 mm，加熱溫度為650～800 ℃，加熱結束后，自然冷卻。然后放松千斤頂，復測主梁拱度。如變形恢復有限，須再次火焰矯正。第五步，主梁旁彎矯正必須與拱度矯正同時進行，在矯正拱度時，也會導致腹板產生波浪變形和旁彎。使用千斤頂對雙主梁進行頂壓，沿著軌道或走臺側方向，達到旁彎標準值上限，自然冷卻2 h。待定性期過后，除去千斤頂，使用全站儀對旁彎值進行測量，比對回彈量，達到標準值，則修復完工。如旁彎值接近標準值，重復以上工作，加大千斤頂力度。必要時切割矯正，符合標準值后，再補焊。第六步，主梁矯正后尺寸滿足要求后需對主梁采取加固措施，防止主梁再次下撓，在主梁下部用型鋼加固，采用間斷焊，每200 mm中焊縫長100 mm、高6 mm，施焊前先點焊，并在主梁中間位置頂起。最后，對矯正后的起重機進行測量、驗證合格后噴涂油漆，重新定位安裝大車車輪，調整車輪對角線，調整車輪跨度后，試運行啃軌消除。

4? ? 結語

本文采用火焰矯正加熱冷卻的方法，解決主梁變形問題，修復大車長期嚴重啃軌的缺陷，雖不常見，但修復后起重機運行狀況良好。本次修復著眼于橋式起重機的長遠使用，減少了維修次數，降低了設備使用成本，安全事故概率大幅降低;同時，分析起重機啃軌現象，制訂修復方案，能有效解決啃軌問題，改善起重機運行狀態，杜絕安全隱患。

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收稿日期：2021-03-23

作者簡介：何能榮（1986—），男，四川達州人，助理工程師，研究方向：機電工程。