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摘 要：本文对我厂桥式起重机在运行中发生啃轨的现象、程度、产生的不良后果、排除的方法和解决的对策等进行详细的叙述。
关键词：桥式起重机；啃轨
一、概述
我厂分一、二炼钢两个作业区，拥有桥式起重机48台，其中100t以上的桥式起重机有7台，50t-100t的桥式起重机有18台，50t以下的桥式起重机23台。这些桥式起重机是我厂的主要生产设备之一，担负着两个作业区的原材料、作业过程和产品的倒运，已列入特种设备管理，在我厂日常生产中扮演着十分重要的角色，其运行状况的好坏对安全生产、稳定生产和均衡生产有直接影响。桥式起重机在工作过程中，经常发生啃轨现象并造成车轮磨损、轨道磨损、轨道螺栓松动变形、能耗增加、电机过载、滑线接触不良等不良后果。
二、啃轨的分析
通常桥式起重机的车轮轮缘与轨道侧面之间设计有一定的间隙，在理论运行情况下，它们不会发生接触。但因设计原因或安装原因或制造原因或负载分布与大小等存在的差异，桥式起重机在运行过程中实际上是在两轨道间游动，车轮侧面和轨道侧面时有接触，并通过轨道侧面的反作用力校正桥式起重机的运行方向，使桥式起重机始终保持按照预定的方向运动，同时车轮的运行方向也是在轨道轴向轴线中心部位游动运行。当游动量由于某种原因造成桥式起重机的车体歪斜，从而发生车轮轮缘与轨道侧面相接触产生剧烈摩擦或打火或发出“嘶嘶”的尖叫声或“吭吭”的撞击声或产生爬行、爬轨等现象，就是人们常说的桥式起重机啃轨。
1．车轮啃轨的表现形式
(1)轨道侧面或车轮轮缘内侧有斑痕，严重时痕迹上有毛刺或掉铁屑。(2)桥式起重机行驶时，在短距离内轮缘与轨道间隙有明显的改变。
(3)桥式起重机在运行中，车体产生歪斜，车轮走偏。
(4)大车运行时会发出较响亮的"嘶嘶"啃轨声。
(5)啃轨特别严重时，大车运行会发出"吭吭"的撞击声，甚至出现爬轨。
2．车轮啃轨造成的不良后果
(1)缩短车轮使用寿命。在制造、安装达标和维护良好的情况下，中级（A6～A7）工作级别的冶金桥式起重机，其车轮可以使用10年以上；重级(A6～A8) 工作级别的冶金桥式起重机，其车轮可以使用8年左右。但是对于一些啃轨较严重的冶金桥式起重机，车轮只能使用1～2年甚至几个月不等。
(2)加快轨道磨损或压板螺栓松动。啃轨产生的侧向力能使轨道位置偏移，剪切压板螺栓或磨损轨道，导致压板螺栓松动或剪断或轨道到报废。
(3)增大运行阻力。增大电动机功率消耗和机构的传动负荷，严重时造成系统跳电或机构过早损坏报废。
(4)厂房受载状况恶化，造成厂房支柱产生裂纹，使得厂房柱失稳。
⑸供电质量不稳定。严重啃轨造成滑块接触不良，相间电压不稳定，甚至缺项，造成电机寿命降低或烧损或系统跳电。
3．桥式起重机啃轨程度
(1)轻度啃轨。控制器一挡时启动缓慢，停车后惯性运行距离短。
(2)中度啃轨。控制器一挡不启动、二挡启动缓慢，停车时，有时无惯性运行，轮缘磨损快，有卷边。
(3)严重啃轨。控制器二挡不启动，反向运行l 0m以内，车体歪斜达到最大值并开始啃轨。
4．啃轨的原因分析
(1)两个主动轮直径相差过大。如果桥式起重机两主动轮踏面直径不同，车轮踏面周长就不一样，每转行走的距离就不等(如D1＞D2造成L1＞L2)，直径大的一侧就要逐渐超前，使车体歪斜而产生啃轨，如下图所示。
(2)四个车轮的安装位置不是矩形的四角，同侧两车轮中心不在同一直线上，不管是主动轮还是被动轮，车轮偏斜都会造成啃轨。
车轮位置呈平行四边形四顶点布置如下图所示。
车轮位置呈梯形四顶点布置如下图所示。
(3)车轮的水平偏斜超差。车轮的水平偏斜，即踏面中心线与轨道的中心线在水平方向上有一个夹角。这时车轮运行速度V可分解为两个方向，一个是平行于车轮轨道的Vx，使车体向前运行；一个是垂直于车轮轨道的Vy，使车体产生横向滑动，导致车轮啃轨，如下图所示。
车轮水平偏斜的原因：
①由干两组车轮装配的松紧程度不一致而产生不同的阻力，从而使驱动电机不同步，造成车体歪斜，形成车轮啃轨。
②若两边电机转速差过大，车体也会走斜而啃轨。
③若两套车轮组传动系统的制动器调整的松紧度不同，制动时会使车体走斜而发生啃轨。
④两套传动机构的齿轮间隙不同，机构的键松动，使两套传动机构产生速度差，引起车体走斜而啃轨。
⑤不合理操作的影响。小车经常在一侧工作，使该侧的大车轮压、阻力变大而产生啃轨；启动或停车过猛，会使车轮空转打滑，造成啃轨。
⑥轨道水平弯曲太大，使车轮左右活动量变小；轨道标高超差会使车体偏向一侧。
⑦车轮装错方向。集中驱动或分别驱动的大车为防止啃轨，有时车轮要制成1：10的锥度，安装时小端应在外侧，否则会引起啃轨。
(4)大车轨道安装不正确，不符合安装技术要求，造成公差超差，引起车轮啃轨。
三、排除啃轨的方法
一般以车轮轮缘的磨损量大小来判断啃轨的严重程度较为客观，轮缘的磨损量大于lmm为较严重的啃轨，必须修理。
1．减小车轮直径差
一对主动车轮直径差超过其直径的0.2%，被动轮超过0.5％时，应重新加工成同一基本尺寸，其主动车轮与被动车轮的直径差不应超过3mm。
2．车轮跨度、对角线和同位差的调整
大车车轮跨度和对角线的偏差都应不大于±7mm；小车车轮跨度和对角线的偏差都应不大干±3mm，车轮同位差不应超过2mm。调整时，可采取将车轮轴承的间隔环一边减少，而另一边相应加大的方法，使车轮移动。或者将端梁变板上安装轴承箱的螺栓孔扩大，将定位键移动，来调整车轮的跨度、对角线和同位差。
3．大车传动机构的调整
分别驱动的桥式起重机，两组驱动机构的轴承和制动器，其松紧程度应调整成相同。如更换减速器和联轴器传动零件，宜两边同时更换。两个大车的电机应为同一型号同一参数。 4．圆锥滚子轴承的间隙应相同
圆锥滚子轴承的轴向间隙应遵循表1规定。
表1 圆锥滚子轴承的轴向间隙
轴承公称内径mm >30～50 >50～80 >80～120
轴向间隙μm 80～150 120～200 200～300
5．大小车轮垂直偏斜的调整
大小车轮的垂直偏斜值a，即测量长度L的下端点到铅垂线的距离，其值不应超过L / 350。两侧车轮的垂直偏斜方向应呈“V”状，即车轮上部应向外，当桥式起重机受载后车轮就会趋近垂直。
为了校正车轮的垂直偏斜值a，应在角形箱与水平定位键或水平定位健与端梁弯板间加垫来解决。在车轮的哪边轴承箱处加垫要根据车轮的偏斜方向而定，如果车轮向右偏，在左边加垫；反之，则在右边加垫。
加垫调整时垫的厚度按下式计算：
t=Ba/L (1)
式中：B——车轮轴承箱的中心距；
a——垂直偏斜值；
L——测量长度。
调整时，如果轴承箱的定位螺栓穿不过去，可扩大弯板上的螺栓孔。调整好后应将定位键、调整垫板点焊在端梁弯板上。
6．大小车轮水平偏斜的调整
(1)车轮水平偏斜的测量。首先要找两条平行线作为基准线，用来测量水平偏斜。
(2)水平偏斜的调整。车轮的水平偏斜值C的规定见表2。
为矫正水平偏斜，可在角型轴承箱的垂直定位键后加垫，加垫位置视偏斜方向而定，垫的厚度t按下式计算：
t=BC/L (2)
式中：B——车轮轴承箱的中心距；
C——水平偏斜值；
L——测量长度。
四、解决啃轨的对策
桥式起重机运行中啃轨是桥式起重机一个普遍存在的问题，涉及设计时优化参数、选型、制造、安装、使用、维护和检修、使用新技术等方方面面，解决的办法有改善啃轨的程度和彻底解决等方法，下面分别介绍如下：
1、设计时优化参数：主要是确定桥式起重机跨距和轮距的比例关系，跨距和轮距的比值过大易啃轨。
2、选型：桥式起重机行走的减速机速比、电机转速和功率等数值相同。
3、制造：检查并保证车轮踏面直径和宽度符合标准。主动车轮的直径基本尺寸一定要相同：同时避免一侧主动轮是新的，另一侧是旧的；踏面已经磨损的，踏面宽度即两边轮缘之间宽度应达标，太小或太大都可能引起啃轨。如一龙门吊小车啃轨，原来4个车轮采用双轮缘，距离较小，容易啃轨。后来换上单轮缘车轮后啃轨现象消失；增加桥架的水平刚性和控制好角形箱水平度。
4、安装：调整车轮安装精度，保证所有车轮的水平偏斜和垂直偏斜符合国家标准要求。有的车轮固定处的结构或平衡平台有缺陷，应进行相应的处理或更换。尤其是车轮的水平偏斜指标，对啃轨最为敏感，应予以确保； 检查并调整轨道的安装精度，保证轨道的高度差、跨距差和直线度符合标准要求；固定轨道的螺栓不能松动；加强轨道基础维护，避免出现不受载时轨道是平的，受载后，轨道就凹下去或拱起来的现象。
5、使用、维护和检修：调整分别驱动的传动机构，不应存在别劲现象，两边制动器制动力矩调整应合适，重载一边的制动力矩可调大一些；检查调整齿轮间隙及驱动电动机转速，使其保持一致。
6、使用新技术
⑴ 采用无轮缘车轮加水平轮方案。
⑵对啃轨比较严重顽固的情况，可将主（下转第58页）动轮踏面改成锥型踏面，大端朝内（这样做需要实践经验，弄不好会适得其反），有助于改善啃轨现象
⑶采用高轮缘、大圆弧车轮。制作特制车轮，将轮缘高度增加一倍，另一个将轮缘与踏面间的过度圆弧半径增加。这样有两个好处，一个是轮缘与轨顶侧面接触的面积增加，在侧向力一定的情况下减少了挤压应力，增加磨损时间。如果过去4个月轮缘磨损到极限，改进后可能6-8个月才能使轮缘磨损掉，这样也可使轨道磨出缺口的时间延长，使得轨道的使用周期延长；另一个好处是内轮缘与踏面的过度圆弧半径增加后，过度圆弧部分可以和轨道顶面接触，相当于起到锥型踏面的作用。当一边运行滞后时，往往踏面靠内部分与轨顶接触，如果是主动轮，由于接触点直径增大，可使线速度加大，有利于赶上去。大圆弧补偿滞后的原理对于从动轮不起作用，但有另外一种好处，当车轮的大圆弧部分与轨顶接触时，意味着车轮已经走偏了，此时圆弧部分与轨顶接触力处于圆弧的法线方向，轨顶给车轮的反作用力与垂直方向有一个倾角，可以分解一个垂直向上的力和一个水平向内的力可平衡部分侧向力。直观上看车轮上有一个下滑力，是车轮向下、向内滑动，补偿倾斜程度。在一台啃轨的起重机上将主动轮换为高轮缘大圆弧车轮，使用寿命将提高一倍以上。
⑷采用液力偶合器代替硬性的联轴器平衡两侧因传动受力不均及冲击。
⑸采用变频调速技术或液压调速技术等使车轮转速同步。
⑹采用差速减速装置集中传动技术是根治桥式起重机运行中啃轨的最佳选择，前景看好，值得尝试。
四、结束语
在实际应用中，这些对策可以综合应用，首先要分析出啃轨的原因，以便对症下药。无论什么情况，前3条是必须做到的，即车轮的制造、安装精度、轨道的安装精度应予以优先保证。因此，在生产过程中应对桥式起重机出现的异常现象认真检查、分析原因，采取相应的措施进行调整，才能保证设备的正常运行。
关键词：桥式起重机；啃轨
一、概述
我厂分一、二炼钢两个作业区，拥有桥式起重机48台，其中100t以上的桥式起重机有7台，50t-100t的桥式起重机有18台，50t以下的桥式起重机23台。这些桥式起重机是我厂的主要生产设备之一，担负着两个作业区的原材料、作业过程和产品的倒运，已列入特种设备管理，在我厂日常生产中扮演着十分重要的角色，其运行状况的好坏对安全生产、稳定生产和均衡生产有直接影响。桥式起重机在工作过程中，经常发生啃轨现象并造成车轮磨损、轨道磨损、轨道螺栓松动变形、能耗增加、电机过载、滑线接触不良等不良后果。
二、啃轨的分析
通常桥式起重机的车轮轮缘与轨道侧面之间设计有一定的间隙，在理论运行情况下，它们不会发生接触。但因设计原因或安装原因或制造原因或负载分布与大小等存在的差异，桥式起重机在运行过程中实际上是在两轨道间游动，车轮侧面和轨道侧面时有接触，并通过轨道侧面的反作用力校正桥式起重机的运行方向，使桥式起重机始终保持按照预定的方向运动，同时车轮的运行方向也是在轨道轴向轴线中心部位游动运行。当游动量由于某种原因造成桥式起重机的车体歪斜，从而发生车轮轮缘与轨道侧面相接触产生剧烈摩擦或打火或发出“嘶嘶”的尖叫声或“吭吭”的撞击声或产生爬行、爬轨等现象，就是人们常说的桥式起重机啃轨。
1．车轮啃轨的表现形式
(1)轨道侧面或车轮轮缘内侧有斑痕，严重时痕迹上有毛刺或掉铁屑。(2)桥式起重机行驶时，在短距离内轮缘与轨道间隙有明显的改变。
(3)桥式起重机在运行中，车体产生歪斜，车轮走偏。
(4)大车运行时会发出较响亮的"嘶嘶"啃轨声。
(5)啃轨特别严重时，大车运行会发出"吭吭"的撞击声，甚至出现爬轨。
2．车轮啃轨造成的不良后果
(1)缩短车轮使用寿命。在制造、安装达标和维护良好的情况下，中级（A6～A7）工作级别的冶金桥式起重机，其车轮可以使用10年以上；重级(A6～A8) 工作级别的冶金桥式起重机，其车轮可以使用8年左右。但是对于一些啃轨较严重的冶金桥式起重机，车轮只能使用1～2年甚至几个月不等。
(2)加快轨道磨损或压板螺栓松动。啃轨产生的侧向力能使轨道位置偏移，剪切压板螺栓或磨损轨道，导致压板螺栓松动或剪断或轨道到报废。
(3)增大运行阻力。增大电动机功率消耗和机构的传动负荷，严重时造成系统跳电或机构过早损坏报废。
(4)厂房受载状况恶化，造成厂房支柱产生裂纹，使得厂房柱失稳。
⑸供电质量不稳定。严重啃轨造成滑块接触不良，相间电压不稳定，甚至缺项，造成电机寿命降低或烧损或系统跳电。
3．桥式起重机啃轨程度
(1)轻度啃轨。控制器一挡时启动缓慢，停车后惯性运行距离短。
(2)中度啃轨。控制器一挡不启动、二挡启动缓慢，停车时，有时无惯性运行，轮缘磨损快，有卷边。
(3)严重啃轨。控制器二挡不启动，反向运行l 0m以内，车体歪斜达到最大值并开始啃轨。
4．啃轨的原因分析
(1)两个主动轮直径相差过大。如果桥式起重机两主动轮踏面直径不同，车轮踏面周长就不一样，每转行走的距离就不等(如D1＞D2造成L1＞L2)，直径大的一侧就要逐渐超前，使车体歪斜而产生啃轨，如下图所示。
(2)四个车轮的安装位置不是矩形的四角，同侧两车轮中心不在同一直线上，不管是主动轮还是被动轮，车轮偏斜都会造成啃轨。
车轮位置呈平行四边形四顶点布置如下图所示。
车轮位置呈梯形四顶点布置如下图所示。
(3)车轮的水平偏斜超差。车轮的水平偏斜，即踏面中心线与轨道的中心线在水平方向上有一个夹角。这时车轮运行速度V可分解为两个方向，一个是平行于车轮轨道的Vx，使车体向前运行；一个是垂直于车轮轨道的Vy，使车体产生横向滑动，导致车轮啃轨，如下图所示。
车轮水平偏斜的原因：
①由干两组车轮装配的松紧程度不一致而产生不同的阻力，从而使驱动电机不同步，造成车体歪斜，形成车轮啃轨。
②若两边电机转速差过大，车体也会走斜而啃轨。
③若两套车轮组传动系统的制动器调整的松紧度不同，制动时会使车体走斜而发生啃轨。
④两套传动机构的齿轮间隙不同，机构的键松动，使两套传动机构产生速度差，引起车体走斜而啃轨。
⑤不合理操作的影响。小车经常在一侧工作，使该侧的大车轮压、阻力变大而产生啃轨；启动或停车过猛，会使车轮空转打滑，造成啃轨。
⑥轨道水平弯曲太大，使车轮左右活动量变小；轨道标高超差会使车体偏向一侧。
⑦车轮装错方向。集中驱动或分别驱动的大车为防止啃轨，有时车轮要制成1：10的锥度，安装时小端应在外侧，否则会引起啃轨。
(4)大车轨道安装不正确，不符合安装技术要求，造成公差超差，引起车轮啃轨。
三、排除啃轨的方法
一般以车轮轮缘的磨损量大小来判断啃轨的严重程度较为客观，轮缘的磨损量大于lmm为较严重的啃轨，必须修理。
1．减小车轮直径差
一对主动车轮直径差超过其直径的0.2%，被动轮超过0.5％时，应重新加工成同一基本尺寸，其主动车轮与被动车轮的直径差不应超过3mm。
2．车轮跨度、对角线和同位差的调整
大车车轮跨度和对角线的偏差都应不大于±7mm；小车车轮跨度和对角线的偏差都应不大干±3mm，车轮同位差不应超过2mm。调整时，可采取将车轮轴承的间隔环一边减少，而另一边相应加大的方法，使车轮移动。或者将端梁变板上安装轴承箱的螺栓孔扩大，将定位键移动，来调整车轮的跨度、对角线和同位差。
3．大车传动机构的调整
分别驱动的桥式起重机，两组驱动机构的轴承和制动器，其松紧程度应调整成相同。如更换减速器和联轴器传动零件，宜两边同时更换。两个大车的电机应为同一型号同一参数。 4．圆锥滚子轴承的间隙应相同
圆锥滚子轴承的轴向间隙应遵循表1规定。
表1 圆锥滚子轴承的轴向间隙
轴承公称内径mm >30～50 >50～80 >80～120
轴向间隙μm 80～150 120～200 200～300
5．大小车轮垂直偏斜的调整
大小车轮的垂直偏斜值a，即测量长度L的下端点到铅垂线的距离，其值不应超过L / 350。两侧车轮的垂直偏斜方向应呈“V”状，即车轮上部应向外，当桥式起重机受载后车轮就会趋近垂直。
为了校正车轮的垂直偏斜值a，应在角形箱与水平定位键或水平定位健与端梁弯板间加垫来解决。在车轮的哪边轴承箱处加垫要根据车轮的偏斜方向而定，如果车轮向右偏，在左边加垫；反之，则在右边加垫。
加垫调整时垫的厚度按下式计算：
t=Ba/L (1)
式中：B——车轮轴承箱的中心距；
a——垂直偏斜值；
L——测量长度。
调整时，如果轴承箱的定位螺栓穿不过去，可扩大弯板上的螺栓孔。调整好后应将定位键、调整垫板点焊在端梁弯板上。
6．大小车轮水平偏斜的调整
(1)车轮水平偏斜的测量。首先要找两条平行线作为基准线，用来测量水平偏斜。
(2)水平偏斜的调整。车轮的水平偏斜值C的规定见表2。
为矫正水平偏斜，可在角型轴承箱的垂直定位键后加垫，加垫位置视偏斜方向而定，垫的厚度t按下式计算：
t=BC/L (2)
式中：B——车轮轴承箱的中心距；
C——水平偏斜值；
L——测量长度。
四、解决啃轨的对策
桥式起重机运行中啃轨是桥式起重机一个普遍存在的问题，涉及设计时优化参数、选型、制造、安装、使用、维护和检修、使用新技术等方方面面，解决的办法有改善啃轨的程度和彻底解决等方法，下面分别介绍如下：
1、设计时优化参数：主要是确定桥式起重机跨距和轮距的比例关系，跨距和轮距的比值过大易啃轨。
2、选型：桥式起重机行走的减速机速比、电机转速和功率等数值相同。
3、制造：检查并保证车轮踏面直径和宽度符合标准。主动车轮的直径基本尺寸一定要相同：同时避免一侧主动轮是新的，另一侧是旧的；踏面已经磨损的，踏面宽度即两边轮缘之间宽度应达标，太小或太大都可能引起啃轨。如一龙门吊小车啃轨，原来4个车轮采用双轮缘，距离较小，容易啃轨。后来换上单轮缘车轮后啃轨现象消失；增加桥架的水平刚性和控制好角形箱水平度。
4、安装：调整车轮安装精度，保证所有车轮的水平偏斜和垂直偏斜符合国家标准要求。有的车轮固定处的结构或平衡平台有缺陷，应进行相应的处理或更换。尤其是车轮的水平偏斜指标，对啃轨最为敏感，应予以确保； 检查并调整轨道的安装精度，保证轨道的高度差、跨距差和直线度符合标准要求；固定轨道的螺栓不能松动；加强轨道基础维护，避免出现不受载时轨道是平的，受载后，轨道就凹下去或拱起来的现象。
5、使用、维护和检修：调整分别驱动的传动机构，不应存在别劲现象，两边制动器制动力矩调整应合适，重载一边的制动力矩可调大一些；检查调整齿轮间隙及驱动电动机转速，使其保持一致。
6、使用新技术
⑴ 采用无轮缘车轮加水平轮方案。
⑵对啃轨比较严重顽固的情况，可将主（下转第58页）动轮踏面改成锥型踏面，大端朝内（这样做需要实践经验，弄不好会适得其反），有助于改善啃轨现象
⑶采用高轮缘、大圆弧车轮。制作特制车轮，将轮缘高度增加一倍，另一个将轮缘与踏面间的过度圆弧半径增加。这样有两个好处，一个是轮缘与轨顶侧面接触的面积增加，在侧向力一定的情况下减少了挤压应力，增加磨损时间。如果过去4个月轮缘磨损到极限，改进后可能6-8个月才能使轮缘磨损掉，这样也可使轨道磨出缺口的时间延长，使得轨道的使用周期延长；另一个好处是内轮缘与踏面的过度圆弧半径增加后，过度圆弧部分可以和轨道顶面接触，相当于起到锥型踏面的作用。当一边运行滞后时，往往踏面靠内部分与轨顶接触，如果是主动轮，由于接触点直径增大，可使线速度加大，有利于赶上去。大圆弧补偿滞后的原理对于从动轮不起作用，但有另外一种好处，当车轮的大圆弧部分与轨顶接触时，意味着车轮已经走偏了，此时圆弧部分与轨顶接触力处于圆弧的法线方向，轨顶给车轮的反作用力与垂直方向有一个倾角，可以分解一个垂直向上的力和一个水平向内的力可平衡部分侧向力。直观上看车轮上有一个下滑力，是车轮向下、向内滑动，补偿倾斜程度。在一台啃轨的起重机上将主动轮换为高轮缘大圆弧车轮，使用寿命将提高一倍以上。
⑷采用液力偶合器代替硬性的联轴器平衡两侧因传动受力不均及冲击。
⑸采用变频调速技术或液压调速技术等使车轮转速同步。
⑹采用差速减速装置集中传动技术是根治桥式起重机运行中啃轨的最佳选择，前景看好，值得尝试。
四、结束语
在实际应用中，这些对策可以综合应用，首先要分析出啃轨的原因，以便对症下药。无论什么情况，前3条是必须做到的，即车轮的制造、安装精度、轨道的安装精度应予以优先保证。因此，在生产过程中应对桥式起重机出现的异常现象认真检查、分析原因，采取相应的措施进行调整，才能保证设备的正常运行。