门式起重机大车车轮啃轨原因分析

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摘要 门式起重机是桥梁施工中经常用到的设备，而车轮啃轨又是设备维修中的一个重难点。本文对造成车轮啃轨的原因进行了分析，从而找出解决车轮啃轨问题的方法。

关键词 起重机；车轮啃轨；原因；解决方法

中图分类号 TH213.5 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0048-02

桥梁施工中经常使用到的门式起重机多为10吨电动葫芦门式起重机，以及40吨、50吨、80吨、120吨、450吨等通用门式起重机。其主要由门架（分主梁，上横梁，支腿，下横梁等），大车运行机构，起重小车和电气部分等组成。车轮啃轨是此类设备经常出现的问题。

在正常设计情况下，车轮轮缘应与轨道保持一定的间隙，一般规定车轮踏面比轨道顶面宽30-40mm。但是由于各种原因，造成车轮相对轨道歪斜运行，使车轮轮缘与轨道侧面摩擦，造成磨损，形成啃轨现象。轻微的啃轨会使车轮的轮缘与轨道侧面形成磨损痕迹，严重的啃轨会使门式起重机运行过程中颠簸严重，并使车轮轮缘与轨道侧面发生铁屑剥离现象。

1 车轮啃轨的不良后果

1.1 缩短车轮使用寿命

正常使用情况下，通用门式起重机大车车轮的使用寿命约为10年左右。但是对于啃轨严重的起重机，由于磨损严重，车轮只能用1-2年，甚至只用几个月。当车轮轮缘磨损至原厚度的50%时必须要更换，这样既增加了维修成本，也大大降低了生产效率。

1.2 轨道磨损加快

起重机用钢轨材质一般为45Mn或U71Mn，而车轮材质多为45#钢，钢轨的硬度比车轮的硬度要高，因此车轮磨损的较严重，但钢轨也同样会磨损，啃轨严重时还会掉铁屑，使轨道顶磨成台阶状。同时啃轨时产生侧向力，使轨道固定螺丝松动或断裂，造成轨道位置偏移。

1.3 缩短传动机构寿命

啃轨时起重机的运行阻力增大，增大的阻力逐次传递给开式齿轮、减速机和电机，从而使电机、减速机长期超负荷运转，缩短其使用寿命。

1.4 易使车轮爬轨

当啃轨严重时，特别是轨道接头间隙很大时，车轮轮缘有可能会爬到轨道顶面，从而造成脱轨或其他事故，严重危害起重机和作业人员的安全。

1.5 损坏轨道固定螺栓和地基

啃轨会造成轨道振动，同时会产生水平侧向分力，这种侧向分力会作用至轨道上，从而传递到轨道基础上，从而使得轨道固定螺栓松动，进而损坏轨道地基。

1.6 易使主梁扭曲变形及产生裂纹

啃轨现象产生时，必然会造成两侧车轮不同步，从而使得主梁受扭，严重时会使主梁和上横梁连接处产生裂纹。

2 车轮啃轨的判定依据

车轮啃轨时会伴有明显的特征，主要有：

1）起重机大车运行过程中伴有明显的嘶嘶声和声。

2）车轮轮缘有明显的磨损的痕迹。

3）轨道顶面侧边磨损的发亮。

4）轨道旁边有铁屑、铁渣等。

5）车轮轮缘与轨道中心的距离随着大车运行而不断改变。

3 车轮啃轨的原因分析

起重机从原材到使用分为以下几个步骤：设计、制造、基础施工（轨道基础和轨道的安装）、安装、调试、使用。我们也从这些步骤中分析车轮啃轨的原因。

3.1 设计

门式起重机大车走行轮箱与支腿下横梁常用的连接方式为销轴连接。这种连接方式使得走行轮箱内的车轮的角度是安装时固定的，运行过程中无法进行调整，而武桥重工股份有限公司生产的双轨式450吨门式起重机大车走行轮箱与支腿下横梁的连接方式为球铰连接，此种连接方式可以使大车走行过程中轮箱自动调节角度，从而起到改善啃轨现象的作用。

3.2 制造

起重机制造过程中的不合格会造成车轮安装好后出现以下几种状况：

3.2.1 车轮水平偏斜超差

这里把车轮的中心线与轨道的中心线的夹角称为水平偏斜角，用∠α表示，见图1、制造过程中造成水平偏斜角出现的原因有多种，主要有：轮箱销轴孔装配差；轮箱耳板与支腿连接处间隙过大；上横梁与主梁接头装配不正。

由于车轮水平偏斜，车轮运行轨迹为非直线，车轮中心线OO’与轨道中心线AA’形成水平偏斜角∠α，从而产生纵横2个方向的分速度，纵向速度v纵使车轮沿轨道移动，横向速度v横使车轮啃轨。技术条件规定：车轮在水平偏斜应不大于d/1000（d为车轮直径），即水平偏斜角∠α≤3′26″。当∠α大于3′26″时，车轮就会啃轨，∠α越大，啃轨就越严重。

3.2.2 车轮垂直偏斜超差

轮箱两边销轴孔高低偏差时，车轮装配后会出现车轮垂直偏斜现象，垂直偏斜量用b表示，见图2，技术条件规定：车轮在垂直偏斜量b应不大于d/400（d为车轮直径），当垂直偏斜量大于d/400时，车轮踏面与轨道顶面接触面较小，比压增大，车轮磨损加剧，严重时车轮便会啃轨道的同一侧。

3.3.3 门式起重机两侧车轮高低差过大

起重机两侧轮箱销轴孔位高低不一致或轮箱耳板，支腿装配孔位置不一致时会造成起重机两侧车轮高低差不同。当高低差过大时，会造成起重机整体横向移动，车轮高的一侧轮缘会啃轨道的外侧，而车轮低的一侧会啃轨道的内侧。

1）基础施工。轨道和基础是起重机正常工作的重要组成部分。基础不牢会导致轨道下沉，从而导致起重机无法正常工作。当两条轨道高低差较大时，会使起重机整体横向移动，从而造成啃轨现象。

当两条轨道跨距或轨道直线性超差，而起重机跨度不变时，轮缘与轨道侧面间隙减小，从而会造成啃轨现象。施工单位在进行轨道基础和轨道安装过程中要严格要求，避免因轨道问题造成啃轨现象。

2）安装。起重机安装过程中，两侧支腿立起来时，安装人员要对车轮的跨度、对角线、和两车轮的直线进行测量，保证跨度、对角线相等，两车轮的直线一致后，才能进行下一步的安装。

当起重机的大车轮跨度、对角线不等，车轮直线存在偏差时，如图3a所示，当起重机向箭头所示方向前进时，由轮距小的车轮外缘定位，而该车轮的轮缘啃轨道的外侧；当起重机向箭头所示相反方向前进时，由轮距大的车轮内缘定位，该车轮的轮缘啃轨道的内侧。

当起重机的大车轮跨度不等，对角线相等，车轮直线存在偏差时，如图3b所示，起重机大车运行时，跨度小的一对车轮啃轨道的外侧，跨度大的一对车轮啃轨道的内侧。

当起重机的大车车轮跨度相等，对角线相等时，如图3c所示，起重机大车运行时，对角线小的一对车轮啃轨道外侧，对角线大的一对车轮啃轨道内侧。

3）调试。起重机的大车走行装置由走行电机、减速机、开式齿轮、车轮组成，当两侧电机转速不同，减速机速比不一致，齿轮间隙大小不同或车轮直径不同时，均会造成两侧大车走行速度不一致，使起重机走斜，从而造成啃轨。

4）使用。设备的使用过程中包含设备的维护和保养。未及时对起重机进行维护保养时，起重机的运行机构、传动装置便会磨损加剧、寿命缩短，当达到一定程度时，便会造成大车走行速度不一致，造成啃轨。

桥梁施工的工期大多两三年，这一特殊性使得起重机每隔两三年就要拆除、移装一次，很大程度上会影响设备的使用寿命，移装时对设备进行彻底的检修是避免啃轨等问题的一个重要手段。

4 车轮啃轨的维修方法

对啃轨的门市起重机维修前，需先查明造成啃轨的原因，根据不同的原因，结合现场实际，选用简便、高效的方法进行维修。

4.1 制造装配过程中造成的车轮水平垂直偏差

有条件的工地可以直接要求生产厂家更换车轮组，若条件不允许的情况下，可以调整车轮销轴的紧固螺丝和在轮箱固定耳板之间加垫板来解决。

4.2 基础施工不合格

严格按照技术要求调整轨道的标高、跨度和直线性，严格遵守安装技术规范，经常检查螺栓的紧固情况和轨道的几何精度。一般每半年检查调整一次。

4.3 安装误差

安装不准确造成车轮跨度、对角线和同位差偏差较大时，可将轮箱固定耳板全部割掉，重新移动轮箱位置，当各尺寸符合要求时，再焊牢轮箱耳板。焊接时先点焊轮箱耳板耳板，再连续焊接，以减少焊接变形。

4.4 两侧车轮走行速度不一致

更换造成走行速度不一致的配件，制动器的松紧程度调整一致，检查减速器、联轴器及齿轮磨损情况，及时更换，更换时两边同时更换。

最后，在使用过程中加强门吊的检查及维护保养工作，定期进行对门吊进行保养，有故障时及时处理，同时选用专业的安拆队伍，这些都是避免门吊出现啃轨现象的有力保障