桥门式起重机车轮啃轨现象的研究.doc

桥门式起重机车轮啃轨现象的研究第1期(总第170期)2O12年2月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONNO.1Feb.文章编号:1672-6413(2012)01011503桥门式起重机车轮啃轨现象的研究牛洁,陶元芳(太原科技大学,山西太原030024)摘要:啃轨现象是桥门式起重机运行过程中常见的一种现象,啃轨的原因复杂多样.主要研究运行机构的跨度与基距之间的比值对机构自锁产生的影响,以及起重机桥架制造加工超标,车轮加工超标,轨道和车轮安装误差过大等因素对啃轨现象的影响.关键词:桥门式起重机;自锁;啃轨中图分类号:TH213文献标识码:A0引言桥门式起重机属于有轨运行,其运行时的理想状态应该是所有车轮均做纯滚动运动且轮缘不与轨道相接触,即所有导行轮均为摩擦导行,而无非导行轮,这时起重机运行机构无附加运行阻力,车轮与轨道磨损最小1.然而实际使用过程中并不能完全保证车轮踏面中心线与轨道中心线完全重合,因此,起重机大车在做稳定状态的纵向运行时,其导向装置(车轮或水平导向轮)上由于导向的反作用会产生横向的水平载荷,这就是偏斜水平载荷.在偏斜水平载荷的作用下整车运行时会产生横向移动,当车轮的横向移动量大于车轮轮缘与轨道间的预留间隙时,轮缘与轨道间产生滑动摩擦,严重时将导致啃轨.啃轨的原因复杂且多样,关于这一课题,业内的很多专家学者已做过许多的研究,本文在借鉴已有研究成果的基础上,从运行机构的设计方面研究运行机构理论上不发生自锁的条件;其次,本文从起重机的制造及安装等因素方面对啃轨现象也做了相平方向的夹角.P.和P.又可分解为P,P.和P,P.,:Pl=P1?sin0.(5)P】:P】?COS0PA.(6)收稿日期:20II一08一I7;修回日期:20110825作者简介;牛沽(1985一),女,山西永济人,在读硕士研究生,主要从事起重运输机械及CAD方向的研究.?116?机械工程与自动化2Ol2年第l期P2一P2?cos0.(7)P2=P2?sin0=Pc.(12)已知Fc=/1?Pc,cot0H/L,显然只有满足Pz>Fc,即H/L<z,才能使机构顺利运行,否则将会在轮C处自锁,若起重机继续前行将会在c处引起啃轨,导致运行不畅.2部件的制造误差引起车轮啃轨2.1起重机桥架制造加工超标桥架车轮轴孔平行度加工超标,对角线超标以及结构中部分残余应力的影响,都将使车轮运行轨迹的中心线和轨道的中心线之间产生一定夹角.显然,大车运行时会走偏,且当车轮横向偏移间隙大于预留问隙时则会发生啃轨.2.2车轮加工误差超标若主动轮轮组的加工直径超标,并且安装在不同端梁时,由于两端主动轮直径不等,所以大车运行时,左,右两侧主动车轮的线速度不同,轮径大的一端运行速度大于轮径小的一端,从而运行超前;在跨度H不变的情况下,轮径大的一侧将会绕着小的一侧发生轻微转动,使大车运行跑偏;当偏移的间隙大于轮缘与轨道间的预留间隙时,则会导致啃轨或卡轨.若车轮圆跳动超差,则起重机运行时定会产生不必要的震动和冲击,长期的震动和冲击会使固定轨道的螺栓松动,轨道产生一定的位移量或是变形量,车轮无法沿平直的轨道中心线运行,从而发生啃轨.3部件安装调试有误3.1轨道安装有误假设起重机其他部件的制造和安装均处于理想状态,若两轨道的跨度过小,则起重机运行时会使轨道内侧和车轮轮缘间发生磨损,反之,若跨度过大则会使轨道外侧和轮缘间发生磨损.若轨道高度相差过大,当起重机大车运行时,起重机大车的支撑点不在一个水平面上,大车将向一侧发生倾斜,在高轨道的外侧和低轨道的内侧发生严重磨损.轨道高度超差引起的啃轨如图2所示.奎图2轨道高度超差引起的啃轨3.2车轮的安装调试有误3.2.1车轮安装水平偏斜超差车轮的水平偏差是指车轮踏面的中心线与轨道中心线在水平面上产生了一个夹角a,如图3所示.假设车轮以速度沿车轮中心线直线运动,则由于车轮中心线与轨道中心线存在一定的夹角,所以用直角坐标法可以将速度分解成沿z,Y两个垂直方向的分速度,车轮在速度的作用下作纵向运动,在速度的作用下作横向运动.由于:sina,在区间(O,耳/2)内为单调递增函数,由此可见车轮的水平偏斜角a对车轮啃轨影响重大.图3车轮水平偏斜超差3.2.2车轮安装垂直偏斜超差垂直偏斜超差是指起重机空载时,车轮踏面中心线与大车轨道中心线之间所形成的夹角卢,如图4所示.起重机负载时该夹角的理想值应为0,由于初次安装时卢过大或过小,所以在加载后pO,这样车轮在垂直方向产生倾斜,显然R>R(R,R分别为实际半径和理论半径),所以两侧车轮的线速度不一致,产生一方超前而另一方相对滞后的情况,从而导致了偏斜运行.那么这样是否意味着只要安装时两侧车轮垂直偏斜角度相等就不会产生偏斜运行,下面进行具体分析.如图5所示,两侧车轮均为同向垂直偏斜超差的情况,它们的实际半径均为R,但在载荷Q的作用下桥架产生下挠变形,致使一侧垂直倾斜角度变小,而另一侧垂直倾斜角度变大,即R<Rz,所以一旦大车开始运行,两侧的线速度就不相等,从而会发生=.y2012年第1期牛洁,等:桥门式起重机车轮啃轨现象的研究117偏斜运行.图4车轮垂直偏斜超差口司.,+1r图5两侧车轮同向垂直偏斜超差图6和图7分别为两侧车轮异向垂直偏斜超差外八字和内八字的情况.17.,_0q1了一:-图6两侧车轮异向垂直偏斜超差(外八字)由图6,图7可知,虽然左,右两侧车轮垂直偏斜角度相等且方向相互对称,但是在负载的作用下桥架会发生下挠变形,变形后的结果完全不同,显然图6外八字型垂直偏斜的情况是最为理想的安装状态,而图7的内八字型垂直偏斜则是最不理想的安装状态.0,喝,:=图7两侧车轮异向垂直偏斜超差(内八字)3.2.3车轮跨度,对角线,直线度安装超差若车轮跨度,对角线,直线度的安装超差,则轮缘与轨道间的间隙受到直接影响,实际间隙小于理论预留间隙值,也将导致啃轨现象的发生.4结束语本文从起重机的设计,制造,安装等方面对车轮啃轨原因作了简要分析.目前啃轨现象在轨道式起重机中普遍存在,这不仅缩短了起重机的使用寿命,还降低了其工作效率,由于附加载荷的作用它对生产厂房的房梁结构也会造成一定影响.通过对啃轨原因的分析,在实际的设计,生产,安装过程当中应该加以留心,尽量避免设计不良,制造及安装误差超标等情况.参考文献:1徐发玉.桥式起重机车轮运行啃轨的技术分析与研究l-J.辽东学院学报(自然科学版),2007.14(1):4750.23郭瑞革.桥式起重机车轮啃轨的研究J.河北工业科技,2OlO,27(3):156164.3常子煜,阎峰云.桥式起重机大车啃轨的原因与解决方法J.机械研究与应用,2008,21(5):l27129.ResearchonChewingRailofBridgeCraneNIUJie,TAOYuan-fang(TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China)Abstract:Chewingrailisacommonphenomenon.Therearemanyreasonsforchewingrailphenomenon.ThispapermainlyresearchtheinfluenceoftheratioofthespanlengthtOthecardinaldistanceontheself-lockingmech