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[摘 要]本文论述了水平轮装置在桥式起重机山的应用，包括其受力分析、安装形式、内部结构等，详细介绍了水平轮在使用中的优缺点和失效形式，并给出了改进方案。
[关键词]水平轮 桥式起重机 结构 缺陷 改进
中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0103-01
一、 概述
桥式起重机广泛应用于冶金、机械等生产，其大车沿轨道的主运动，由于种种原因会出现大车不完全沿轨道运行，造成啃轨。为了防止啃轨，我们利用很多方法约束大车的运动方向，比如采用双轮缘车轮、采用圆锥踏面车轮和采用水平导向轮装置等。其中水平轮装置的使用比较完善的解决了起重机大车的啃轨问题，且相对于其它几种方案有明显的优点。但现有的水平轮在结构上有明显的不足。
一、 桥式起重机水平方向受力分析
水平侧向力的来源有两个
1.1 一个是在轨道安装的时候没有达到规定值
即同一内截面内两平行轨道极高相对差 d≤10mm
轨道跨度偏差 △S=±[3+0.25（S-10）] 但≤12mm
轨道跨度的偏差△S直接导致大车车轮跑离轨道中心线，形成摩擦力，并且随着偏差的加大，摩擦力急剧加大，F1=。轨道极高相对差d的效应是使起重机的重力产生垂直于轨道的分力，产生摩擦力，F2。
轨道的安装误差可以在安装中通过反复的测量和修正来消除。后期出现的由于地基沉降导致的轨道偏差也可以通过加垫片消除。
1.2 由于起重机主梁两侧的驱动电机速度不同，使大车出现偏转运动。影响两侧电机驱动速度的因素很多。其中一个不可避免的，就是小车位置的变化致使起重机的重心不在起重机主梁中心线上，使相同的驱动力矩下两侧的速度不同。
二、水平轮的结构
2.1 水平轮的总体结构。
水平轮的结构由偏心轴及其附属部件（调节螺母、衬套、平衡块等）和轮毂及其附属部件（轴承、端盖等）组成。
2.2 水平轮的布置。
安装时，通常将水平轮布置在端梁或主梁的两端，以获得最佳的受力。水平轮靠衬套1、衬套2用螺栓固定在水平轮底座上，保持总体的稳固。由于水平侧向力以力偶形式出现，水平导向轮也应成对设置。水平侧向力来自轨道两侧的可能性也是随机的，水平轮应布置于起重机同一端轨道两侧，另一端可自由伸缩。如图1。
2.3 水平轮与轨道的间隙。
由于起重机轨道存在线性误差，起重机存在制造和安装误差，轨道与水平导向轮之间有摩擦，所以轨道与水平导向轮间应留有一定的间隙，并且该间隙应能适当调整。偏心轴的作用是通过调节水平轮上端的调整螺母，使轮毂的轴线沿偏心距e转动，从而调整轨道中心线与水平轮的距离c。
三、 水平轮装置的不足与改造
3.1 水平轮现有结构的不足
目前，国内大部分厂家采用上图中的水平轮装置。这也是当前水平轮装置设计中相对成熟的构造。但这种结构仍然有一些不足。就笔者在工作中遇到的情况而言，一个缺点是更换时步骤繁琐，不易操作；另一个是在使用中出现过轮毂及其附件整体脱落的事故，影响设备的正常运行，并对起重机下方设备和人员造成极大的危险。
分析其原因，轮毂及其附属零件都是从水平轮下方安装上去的，载荷及零件的重力沿1轮毂、2螺钉、3上压盖、4轴承外圈到轴承内圈、5内衬依次传递，最终所有的力全部作用到6底部螺栓上。在轮毂受力特别是受冲击载荷的状态下，底部螺栓会出现松动或者断裂。轮毂部件就会脱落下来。
3.2 水平轮结构的改进。
针对以上提到的结构缺陷，可对水平轮构造进行如下改进：1、偏心轴底部加工托板，轮毂及其附属件采用从上部安装的方式；2、更改相应零件的尺寸以适应改造后的安装要求；3、为平衡重力及冲击载荷，并防止调心滚子轴承承受过大的径向力矩，底部安装推力轴承。同时为减小厚度，用铜垫圈来代替滚动推力轴承。4、结构顶部用圆螺母固定锁紧。如图3。
参考文献
[1] 机械设计手册 起重机设计手册编写组 机械工业出版社，1980.
[2] 《起重机轨道安装评定标准》王芳2012年3月2日.
[3] 《大吨位桥式起重机水平导向轮的设计》毛洪利.规划与设计.
[关键词]水平轮 桥式起重机 结构 缺陷 改进
中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0103-01
一、 概述
桥式起重机广泛应用于冶金、机械等生产，其大车沿轨道的主运动，由于种种原因会出现大车不完全沿轨道运行，造成啃轨。为了防止啃轨，我们利用很多方法约束大车的运动方向，比如采用双轮缘车轮、采用圆锥踏面车轮和采用水平导向轮装置等。其中水平轮装置的使用比较完善的解决了起重机大车的啃轨问题，且相对于其它几种方案有明显的优点。但现有的水平轮在结构上有明显的不足。
一、 桥式起重机水平方向受力分析
水平侧向力的来源有两个
1.1 一个是在轨道安装的时候没有达到规定值
即同一内截面内两平行轨道极高相对差 d≤10mm
轨道跨度偏差 △S=±[3+0.25（S-10）] 但≤12mm
轨道跨度的偏差△S直接导致大车车轮跑离轨道中心线，形成摩擦力，并且随着偏差的加大，摩擦力急剧加大，F1=。轨道极高相对差d的效应是使起重机的重力产生垂直于轨道的分力，产生摩擦力，F2。
轨道的安装误差可以在安装中通过反复的测量和修正来消除。后期出现的由于地基沉降导致的轨道偏差也可以通过加垫片消除。
1.2 由于起重机主梁两侧的驱动电机速度不同，使大车出现偏转运动。影响两侧电机驱动速度的因素很多。其中一个不可避免的，就是小车位置的变化致使起重机的重心不在起重机主梁中心线上，使相同的驱动力矩下两侧的速度不同。
二、水平轮的结构
2.1 水平轮的总体结构。
水平轮的结构由偏心轴及其附属部件（调节螺母、衬套、平衡块等）和轮毂及其附属部件（轴承、端盖等）组成。
2.2 水平轮的布置。
安装时，通常将水平轮布置在端梁或主梁的两端，以获得最佳的受力。水平轮靠衬套1、衬套2用螺栓固定在水平轮底座上，保持总体的稳固。由于水平侧向力以力偶形式出现，水平导向轮也应成对设置。水平侧向力来自轨道两侧的可能性也是随机的，水平轮应布置于起重机同一端轨道两侧，另一端可自由伸缩。如图1。
2.3 水平轮与轨道的间隙。
由于起重机轨道存在线性误差，起重机存在制造和安装误差，轨道与水平导向轮之间有摩擦，所以轨道与水平导向轮间应留有一定的间隙，并且该间隙应能适当调整。偏心轴的作用是通过调节水平轮上端的调整螺母，使轮毂的轴线沿偏心距e转动，从而调整轨道中心线与水平轮的距离c。
三、 水平轮装置的不足与改造
3.1 水平轮现有结构的不足
目前，国内大部分厂家采用上图中的水平轮装置。这也是当前水平轮装置设计中相对成熟的构造。但这种结构仍然有一些不足。就笔者在工作中遇到的情况而言，一个缺点是更换时步骤繁琐，不易操作；另一个是在使用中出现过轮毂及其附件整体脱落的事故，影响设备的正常运行，并对起重机下方设备和人员造成极大的危险。
分析其原因，轮毂及其附属零件都是从水平轮下方安装上去的，载荷及零件的重力沿1轮毂、2螺钉、3上压盖、4轴承外圈到轴承内圈、5内衬依次传递，最终所有的力全部作用到6底部螺栓上。在轮毂受力特别是受冲击载荷的状态下，底部螺栓会出现松动或者断裂。轮毂部件就会脱落下来。
3.2 水平轮结构的改进。
针对以上提到的结构缺陷，可对水平轮构造进行如下改进：1、偏心轴底部加工托板，轮毂及其附属件采用从上部安装的方式；2、更改相应零件的尺寸以适应改造后的安装要求；3、为平衡重力及冲击载荷，并防止调心滚子轴承承受过大的径向力矩，底部安装推力轴承。同时为减小厚度，用铜垫圈来代替滚动推力轴承。4、结构顶部用圆螺母固定锁紧。如图3。
参考文献
[1] 机械设计手册 起重机设计手册编写组 机械工业出版社，1980.
[2] 《起重机轨道安装评定标准》王芳2012年3月2日.
[3] 《大吨位桥式起重机水平导向轮的设计》毛洪利.规划与设计.