門式起重機大車啃軌的分析和控制

唐虎輝

（中交四航局第二工程有限公司，廣東廣州 510220）

起重機啃軌又稱咬道、啃道，現象為起重機的車輪邊緣與軌道側面強制性相互接觸，使起重機在運行過程中形成較大的摩擦力，不斷加劇車輪損壞的程度。起重機在正常中度工作強度下，車輪的使用壽命約為10年時間，但部分啃軌現象比較嚴重的車輪使用壽命僅為1～2年，情節嚴重者可能只維持幾個月的生命周期。

1 工程概況

中交四航局第二工程有限公司新會預制項目中，使用一臺型號SMJ120 t/48 m-22 m、出廠日期2007年9月、大車輪壓206 kN的雙梁桁架式門式起重機。專業人員現場對起重機進行檢驗，發現在起重機空載運行的過程中，大車單元會產生較大的異常響動，在大車單元經過軌道駁口時更顯著。

結合我國現行的起重機檢驗規范《起重機設計規范》（GB 3811—2008），各組成單元具備較強穩定性，各個組件穩定運行時不會出現較大的異常、響動、溫度過高等現象。針對起重機咬軌現象，必須先查明咬軌的具體原因，采取合理有效的措施進行維護。

（1）檢查起重機的歷史數據及維護資料。

該起重機的投入使用時間長達13年。

（2）檢查車輪。

檢測人員對車輪進行檢查的過程中發現，車輪的內側磨損現象比較嚴重；在車輪的垂直度檢查項目中發現，車輪的垂直度發生明顯偏移，車輪碾壓過的中心線與垂直線無法準確重合。

2 門式起重機啃軌原因分析

門式起重機運行制動時會產生縱向或橫向力，大、小車同時制動使軌道蒙受一個斜向拉力。如果安裝時軌道兩側存在高差，起重機就會全部移向低的一側，增添軌道承受的橫向力，使軌道的一側車輪緊夾軌道外側，造成啃軌現象。輕微的啃軌會造成輪緣及軌道側面產生顯著的磨損痕跡，嚴重啃軌會造成輪緣和軌道的側面金屬剝降或輪緣向外變形[1]。

2.1 設計制造方面

對門式起重機進行設計時，應嚴格遵照現行的設計規范《起重機設計規范》（GB 3811—2008）要求。

設定A、B、C、D為起重機運行單元中的4個車輪。起重機位于車輪A、B一側時，車輪A、B受到的輪壓最大，在小車運行過程中，車輪的最大壓力與水平荷載PA、PC存在緊密的關聯性，車輪的壓力與車輪的垂直作用在水平方向上會形成一種新的力偶作用。

起重機的加工制作過程中，運行單元的車輪平行度未能有效地滿足設計規范要求時，對角線的超差會釋放殘缺性內應力，使車輪與軌道之間形成一個夾角α，導致車輪在運行過程中與軌道的中心線偏離，引起啃軌現象。

車輪的輪壓、跨度S、基距H之間的關聯性如圖1所示。

圖1 起重機受力分析

車輪水平偏斜情況如圖2所示。

圖2 車輪水平偏斜

起重機車輪的加工制作過程中，車輪直徑存在較大差異且車輪安裝部位存在一定差異時，小直徑的車輪運行會明顯比大直徑的車輪慢。通常情況下，偏移量超過15 mm時才會出現啃軌現象。

2.2 門式起重機安裝調試方面

起重機的軌道基礎是保證其能夠正常運轉的關鍵前提，起重機的基礎安裝不牢固可能會導致軌道出現下陷現象，無法正常展開作業。起重機運行的兩條軌道高低差較大可能會導致起重機出現橫向運動，引發啃軌現象。施工人員對軌道基礎進行施工或安裝軌道時，必須要嚴格按照規范要求進行作業，降低啃軌現象出現的可能性[2]。

安裝起重機的過程中，起重機兩側的支腿應該全部處于工作狀態，施工人員應對車輪的跨度、車輛之間的間距、對角線進行復核，確保各項檢測指標均滿足設計和規范要求。上述檢測指標不符合設計要求時，應立即進行修正。

起重機出現方向移動時，其車輪間距會變大，引發車輪啃軌現象，啃軌部位位于軌道內側。此外，起重機的車輪跨度不對等、對角線相等、車輪直線偏移時，跨度較小的車輪出現啃軌的部位應為軌道外側，跨度較大的車輪出現啃軌的部位應為軌道內側[3]。

2.3 門式起重機操作使用方面

起重機運行的過程中，操作人員不合規的操作行為或起重機兩側所受阻力不同等情況，會導致起重機兩側的驅動電機呈現異步運行現象。軌道兩側的驅動電機的轉動速度不相同，促使軌道兩側的車輪運行位置存在一定差異，也會引發啃軌現象。

2.4 由傳動系統引起的啃軌

兩套單獨的驅動設備出現異步運行時，軌道測量車輪運行的速度無法保持同步，導致車輪啃軌現象出現。這種類型啃軌現象最大的特點是起重機啟動過程中的自身搖擺現象比較嚴重。

兩套驅動設備傳動不對等的主要原因是齒輪間的縫隙存在不對等的現象或某個傳動裝置的制動器松動。此外，兩個電動機之間的轉速差異過大也會導致啃軌現象。

2.5 車體的金屬結構變形

起重機采用金屬結構，金屬結構發生形變時，車輪的對角線會發生偏移，導致車輪出現啃軌現象。啃軌現象可能是單一原因促成的，也可能由多方面原因促成。實際排查故障時，必須仔細檢查，探索具體的原因，采取針對性措施[4]。

3 啃軌控制方法

3.1 車輪的平行度和垂直度的調整

車輪運動面的中心線與軌道的中心線之間存在夾角（β）時，車輪與軌道之間的平行度的偏差應為δ=rtanβ，可以在軸承架上架設墊板，墊板的厚度應設計為t=b×tanβ。

車輪運動的過程中向左側偏移時，應該在右側的軸承架上設置墊板，以調整車輪方向的偏差。垂直度偏差處于合理范圍時，在軸承架的水平方向上架設墊板，墊板的厚度應結合糾正偏差的程度確定[5]。可以在一定限度上解決啃軌問題，但車輪各個構件的軸承同心度要求會在較大程度上限制墊板的厚度，結合實際情況。

墊板厚度選用如表1所示。

表1 墊板厚度選用

結合現行的規范要求分析，起重機的跨度、同位度以及對角線均在一定的合理范圍內。例如，起重機的剛度、柔度的合理偏差值應該控制在起重機跨度的1‰以內，若其偏差值達到3‰，應立即停止運行起重機，進行修正。

3.2 車輪位置的調整

起重機的車輪偏差值較大時，會對起重機的車輪間距、對角線造成非常大影響，對軌道兩側的中心線造成影響，必須保證車輪位置控制在合理范圍以內。

3.3 更換車輪

對于磨耗程度比較嚴重的車輪，應成對進行更換。僅更換單一車輪后，新舊車輪磨耗程度不一樣，長時間的運行也會出現啃軌現行。被動型的車輪的啃軌現象不嚴重，軌道不發生變形就不需要進行更換。

3.4 車輪跨距的調整

可以對車輪的平行度、垂直度進行調整。

（1）對軸承架的鍵板進行合理調整，實際調整可以參照車輪的位置進行確定。

（2）調整軸承間的隔離環，將起重機的車輪組拆除，拆除并清理軸承架上的各種組件，將車輪固定在左側5 mm部位時，在右側設置一個隔離環，新設置的隔離環應比原本的隔離環寬5 mm。

3.5 其他調整

（1）維修人員在調整對角線時，應同步進行對角線與跨距調整，可以節省成本，提高檢修效率。

（2）車輪的跨距與軌道的間距存在較大偏差時，可以借助千斤頂進行校正；雙軌道的標高存在較大偏差時，可以在標高偏低的一側加設墊板。

4 結語

使用垂直水平方法對已經完成安裝的軌道、基礎進行調整，可以有效提高起重機運行效率，延長起重機車輪的使用壽命，降低車輪及軸承損壞的可能性。