起重机挠度与啃轨解决方法分析

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摘要:主要分析了桥式起重机出现主梁下挠、啃轨现象的处理方法，提高了设备利用率，保证正常生产。

关键词:起重机;车轮；啃轨；检测

Abstract: Based on the analysis of bridge crane appear downward deflection in main girder of rail gnawing phenomenon, the processing method, improves the utilization rate of equipment, ensure the normal production.

Keywords: crane; wheel gnawing rail; detection;

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

在起重机空载时，良好的主梁应该具备均匀上拱，否则容易导致危险事故的发生。因为一旦主梁刚度的不够,就会出现主梁承载后重物后下挠过大的现象，进而影响了起重小车的正常使用,因为重载小车的运行阻力增大,使其在向跨端运行时爬坡或向跨中运行时出现溜车,造成制动定位不精准,而且破坏了主梁的受力情况。

小车或大车在轨道上相对歪斜状态下运行到某一限度后的结果就是起重机的啃轨，啃轨有很多种形式，主要表现在有时几个车轮同时啃轨，有时一个车轮啃轨，往返运行时分别在两侧都有啃轨或往返运行的同侧啃轨等。起重机大车啃轨有很大危害在处理桥式起重机主梁变形问题使，建议考虑拉钢丝绳法，此种方法具有实用、方便、易于维护等优点[1]。同时圆弧轮及轨法在处理和预防起重机啃轨问题上也能起到很好的作用。下面将具体对这两种方法展开讨论。

1 拉钢丝绳法

1.1 原理分析对于预应力矫正法

在主梁的下盖板两端焊上两个支承架，然后把若干根两端带有螺纹的拉杆穿过支撑架，使拉杆受到张拉，拧紧螺母，使主梁向上拱起，主梁偏心受压，从而达到的目的是矫正起重机主梁下挠恢复上拱，就是人们常说的用预应力矫正法矫正下挠，如图1所示。

图1 预应力矫正法示意图

1.2 拉钢丝绳法处理主梁挠度[2]

拉钢丝绳法包括从计算选定、设计的钢丝绳两端压制绳扣，再到在绳扣穿过支座，内套入拉杆的整个过程。为了提高主梁承载能力，可以通过旋紧拉紧螺母，对主梁施加偏心拉力，使主梁恢复上拱度。

如图2，为拉钢丝绳法的力学原理图，该原理的主要内容如下：需要给支座一个外力(图中P点表示)是通过旋紧张拉螺母来实现的。我们知道根据力的平移原理,如果要将力P移到主梁中性轴上的B、A两点,就需要添加两对方向相反并且大小相等的力P2和P1,且P1=P2=P,此时，力P分别与力P1、力P2形成力偶M,在这两个力偶的作用下，主梁便会向上变形出现上拱。

1主梁；2支座

图2 预应力原理简图

1.3 拉钢丝绳法理论计算方法

1) 确定主梁无载荷作用产生的上拱度。假设钢丝绳内力为单位力时,即10 kN=1 tf; 根据材料力学组合变形理论得出：其中: Le表示钢丝绳计算长度;S表示大车跨度; Jx表示主梁截面绕中性轴X惯性矩; Ek表示主梁弹性模量;ex表示钢丝绳对截面中性轴X距离；

2) 确定矫正量fc=f+F其中: F表示主梁矫正后,空载时要求达到的上拱度；f表示主梁矫正前,空载时跨度中心下挠值; fc表示主梁中心总矫正量;

3) 当小车满载停于主梁中部时,确定钢丝绳所受附加压力。根据变形相等原理得出:

其中: N2m表示钢丝绳附加拉力引起主梁上拱后,钢丝绳变形量减小值； N21表示钢丝绳附加拉力引起主梁压缩变形量; N21m表示钢丝绳受附加拉力引起主梁拉长变形量;1p表示小车轮压引起主梁下挠使钢丝绳拉长变形量。

4) 确定钢丝绳直径、型号、强度及根数。型号: 绳拉力:T=Ae[a];其中: Ae表示钢丝绳有效截面积；[a]表示钢丝绳公称抗拉强度，

5) 确定主梁所需钢丝绳张的拉力 ；

6): 用拉杆强度校验拉杆张拉部位拉应力: 其中:[b]表示拉杆张拉部位许用拉应力。

7) 支座背板与主梁下盖板间焊接强度校验最大焊接应力:其中: MH表示焊缝最大弯矩; AH表示焊缝有效截面积,AH=0.7l h;WH表示焊缝抗弯截面摸数, (h为焊缝高度,L为焊缝长度); [b]表示焊缝许用剪应力,这里需要指出的是：一般采用[b]=7 000 MPa。

8) 当钢丝绳有附加压力后, 确定承受的最大张拉力及最大应力

2 轨及圆弧轮法[3]

2.1 轨及圆弧轮法原理分析

一般来说，有两种轨道与起重机的车轮接触方式，即线接触和点接触。轮缘起着导向作用，车轮一般都带有轮缘。轨道之间与轮缘的摩擦几乎是没有的,有效避免了啃轨现象的发生，是因为如图3所示,可以看到轨、圆弧轮结构形式是凹凸面圆弧上两点接触,这种方式不需要轮缘承受侧向力。

1轨道；2车轮

图3 轨、圆弧轮结构形式简图

2.2 轨及圆弧轮承载能力计算

2.2.1 根据车轮踏面疲劳计算载荷

其中:Pmax表示车轮最大轮压,(kN);Pmin表示车轮最小轮压,

;G0表示小车质量;Gc表示起重量。

2.2.2 确定轨、轮线接触局部挤压强度,标准轨、轮结构形式的承载能力

其中:K1表示与材料有关的许用接触应力常数; L表示车轮与轨道有效接触长度，轨、轮点接触局部挤压强度:C1表示转速系数; Dc表示车轮线接触踏面直径;C2表示工作级别系数;

其中: 与材料有关的许用接触应力常数用K2 表示; R1为表示曲率半径,即轨道与车轮点接触部位曲率半径中的大值,车轮的曲率半径r1=Dc/2,轨道曲率半径,;C 2 表示工作级别系数; C1表示转速系数; M1表示由r/R1所确定的系数。

2.3 确定轨及圆弧轮局部挤压强度

设计中取轨、圆弧轮接触点压力角度为三十度，由此得出圆弧轮、轨局部挤压强度计算公式:

其中: R2表示曲率半径,车轮双点接触部位与轨道曲率半径中的大值，轨道的曲率半径R2(mm)和车轮的曲率半径r2(mm)由设计选取; 与材料有关的许用接触应力常数用K 3 表示; M2(M1)表示r/(r为R2中的小值、r2)所确定的系数。

3 结语

综上所述，拉钢丝绳法在处理起重机主梁变形问题方面具有如下优点:钢丝绳在张拉的过程中，钢丝绳具有较高的抗扭转能力; 张拉时降低了张拉次数,可实现一个拉杆同时张拉多根钢丝绳;标准化强度高、程度高、韧性好、易于搬运、容易选材;施工简便、施工时间短,易于检修和维护。

圆弧轮、轨法在处理和预防起重机啃轨问题方面具有如下优点: 轨道和车轮重量减小,减少了车轮调整、更换及安装的工作量; 提高了轨道的承载能力,车轮尺寸减小;车轮与轨道之间、轮缘与轨道之间的摩擦为零,从而消除了附加阻力,实现了纯滚动运行，延长了车轮和轨道的使用寿命;实现了起重机在运行过程中自行调整跑偏问题,达到自运行的目的[4]。

参考文献：

[1] 中国机械工程学会设备维修专业委员会.机修手册(第七卷通用设备与工业仪表修理)[M].北京:机械工业出版社,1993.

[2] 王福绵.起重机械技术检验[M].北京:学苑出版社,2000.

[3] 陈道南,过玉卿,周陪德.起重运输机械[M].北京:冶金工业出版社,2003.

[4] 严大考,郑兰霞.起重机械[M].郑州:郑州大学出版社,2003.