馬晶磊

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇 南京210036）

0 引言

起重機(jī)車輪啃軌主要是指起重機(jī)在運(yùn)行過程中，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車輪輪緣與軌道側(cè)面接觸，產(chǎn)生水平側(cè)向力，發(fā)生嚴(yán)重摩擦與磨損，使車輪輪緣快速磨損與變形。同時(shí)使軌道的側(cè)面也產(chǎn)生十分嚴(yán)重的磨損。通過對起重機(jī)的軌道、傳動(dòng)系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)的分析與改進(jìn)，同時(shí)借鑒國外起重行業(yè)的先進(jìn)方法可起到控制改善起重機(jī)的啃軌現(xiàn)象的作用。

1 國內(nèi)起重行業(yè)啃軌現(xiàn)象分析與改進(jìn)

1.1 軌道缺陷分析與修復(fù)

目前而言，大部分國內(nèi)企業(yè)仍采用費(fèi)工費(fèi)時(shí)的機(jī)械修復(fù)的手段來解決起重機(jī)啃軌問題。

在處理由于軌道缺陷造成啃軌問題上，軌道在調(diào)整之前應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行詳細(xì)的檢查與測量，并記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)。檢查的內(nèi)容包括：①檢查鋼軌、螺栓、夾板有無裂紋、松脫和腐蝕。如發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)及時(shí)更換新件，如有其他缺陷應(yīng)及修理。鋼軌上的裂紋可用線路軌道探傷器檢查。裂紋分為垂直于軌道的橫裂紋、順著軌道的縱向裂紋和斜向裂紋。如果產(chǎn)生較小的橫向裂紋，可采用魚尾板連接；斜向或縱向裂紋則要去掉有裂紋的部分，換上新軌道。②鋼軌頂面若有較小的疤痕或損傷時(shí)，可用電焊補(bǔ)平，再用砂輪修光。軌道面和側(cè)面磨損（單側(cè)）都不應(yīng)超過3mm。 ③魚尾板的連接螺栓不得少于4個(gè)，一般應(yīng)有6個(gè)。④起重機(jī)小車軌道每組墊鐵不應(yīng)超過兩塊，長度不應(yīng)小于100mm,寬度應(yīng)比鋼軌底面寬10～20mm，兩組墊鐵間距不應(yīng)小于200mm。墊鐵與軌道底面實(shí)際接觸面積不應(yīng)小于名義面積的60%，局部間隙不應(yīng)大于1mm(用塞尺檢查)。

根據(jù)上述檢查出的結(jié)果來決定下一步修理的具體方案。一般來說，如果軌道變形或磨損不是很嚴(yán)重的時(shí)候，可以進(jìn)行局部調(diào)整軌道的方法來消除車輪啃軌現(xiàn)象。當(dāng)軌道產(chǎn)生嚴(yán)重變形或磨損超標(biāo)時(shí)，單純的調(diào)整軌道已不足以能夠解決問題了，只能通過更換軌道或增高軌道基礎(chǔ)等方法來達(dá)到目的。[1]

1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)缺陷分析與修復(fù)

在處理大小車傳動(dòng)系統(tǒng)不同步問題上：①應(yīng)對各傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行必要的檢查：第一步：檢測兩側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否一致；第二步：排查各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中聯(lián)接軸的磨損情況、減速機(jī)齒輪的嚙合情況是否存在咬齒等故障、各傳動(dòng)軸之間的配合安裝情況；第三步：確認(rèn)制動(dòng)器閘塊的調(diào)節(jié)情況。②傳動(dòng)系統(tǒng)不同步的整治方法：首先，對兩側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行測速試驗(yàn)，若確認(rèn)為電機(jī)問題，則應(yīng)更換相同型號(hào)同一生產(chǎn)廠家的電機(jī)；其次，對于分別驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，除了應(yīng)保證零部件的安裝精度，嚙合完整度，更要避免新舊零件的同時(shí)使用，更換零部件時(shí)建議采用兩側(cè)同時(shí)更換的原則。最后，調(diào)節(jié)好制動(dòng)器閘塊的間隙，保證制動(dòng)的同步性。③對兩側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，兩臺(tái)電機(jī)分別裝有增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，以一側(cè)電機(jī)1的速度為目標(biāo)速度，由對側(cè)電機(jī)2的變頻器收集安裝在電機(jī)1上編碼器傳輸?shù)拿}沖信號(hào)來調(diào)節(jié)以跟蹤電機(jī)1的速度。兩臺(tái)編碼器分別采集兩電機(jī)的速度脈沖信號(hào)，并送到PLC的高速計(jì)數(shù)口。PLC控制器再對兩信號(hào)進(jìn)行處理分析，控制電機(jī)2的變頻器。因此，就可以保證電機(jī)2的速度隨電機(jī)1速度的變化而變化。兩側(cè)電機(jī)速度保持同步而避免啃軌現(xiàn)象發(fā)生。[2]

2 國外起重行業(yè)啃軌現(xiàn)象分析與改進(jìn)

近年來隨著起重行業(yè)的日益發(fā)展，國外起重機(jī)在防啃軌問題研究上非常值得我們?nèi)W(xué)習(xí)。①利用PLC控制系統(tǒng)、變頻控制和傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確調(diào)整控制車輪的運(yùn)行速度，防止發(fā)生啃軌。該技術(shù)研究最為廣泛，較為常見的為加裝車輪行走自動(dòng)監(jiān)視控制器，采用信號(hào)處理技術(shù)，PLC編程或者編碼器設(shè)計(jì)，所增加的一套控制系統(tǒng)是獨(dú)立于原整車電氣、機(jī)械運(yùn)行基礎(chǔ)之上的?？刂葡到y(tǒng)通過監(jiān)測運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)識(shí)別啃軌狀態(tài)反饋信號(hào)，即在四個(gè)車輪后方不會(huì)被碰壞處安裝接收傳感器。安裝要求：車輪外緣應(yīng)與傳感器的中心線處于一條直線上，與車輪保持50～100mm,與軌道壓面保持8～12mm為宜，當(dāng)傳感器感應(yīng)到車輪外緣距離外軌側(cè)5mm時(shí)開始工作，信號(hào)反饋到接收器中經(jīng)控制器處理后控制相對應(yīng)的電機(jī)，通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，使輪緣拉開與軌道距離，從而防止車輪啃軌，達(dá)到起重機(jī)自動(dòng)控制的目的。在實(shí)際應(yīng)用中由于工況惡劣或現(xiàn)場環(huán)境等問題，導(dǎo)致控制器的壽命縮短，使用效果差，不易操作。[3]②通過分析結(jié)果找出導(dǎo)致發(fā)生啃軌的誤差的原因，再應(yīng)用全站儀或者激光測距儀測量起重機(jī)兩側(cè)對角線提高安裝調(diào)整精度，該技術(shù)主要是針對發(fā)生啃軌后的應(yīng)急調(diào)整處理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且需要多人操作處理。③安全監(jiān)控和故障實(shí)時(shí)處理，如今國內(nèi)一些大型起重機(jī)和國外先進(jìn)起重機(jī)上都裝有安全監(jiān)控系統(tǒng)。起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是由六個(gè)基本單元組成，這六個(gè)基本單元?dú)w納為三個(gè)主要過程：接受信息——處理信息——輸出信息。處理信息單元的是PLC主站和上位機(jī)，主要作用是進(jìn)行信息的處理和儲(chǔ)存，并在司機(jī)室觸摸屏和上位機(jī)屏幕上顯示，并留有足夠的網(wǎng)口，作遠(yuǎn)程監(jiān)控用。大型起重機(jī)上都采用了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能 （配置了無線網(wǎng)口——無線發(fā)送器——發(fā)送器的天線且設(shè)置在相對開闊的地方）。它是通過3G無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使全球范圍內(nèi)的任何用戶使用小型移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)從陸地到海洋到衛(wèi)星的全球立體通信聯(lián)網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)電控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形化監(jiān)控和故障跟蹤，對起重機(jī)的綜合日常運(yùn)行和工作量的統(tǒng)計(jì)，可快速確定故障所在，極大提高故障排除時(shí)間。但此套設(shè)備價(jià)格昂貴，一般中小型起重機(jī)很少有安裝，且還在開發(fā)研究當(dāng)中。

3 結(jié)束語

車輪啃軌的原因有很多，在實(shí)際工作中，要解決啃軌問題時(shí)，應(yīng)該認(rèn)真分析，仔細(xì)觀察找出原因。在設(shè)計(jì)時(shí)多借鑒國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用理念，在安裝設(shè)備時(shí)保證安裝精度，這對起重機(jī)的安全使用和工程建設(shè)的施工安全具有非常重要的作用。

［1］GB/T 3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［2］強(qiáng)寶民,徐海群.橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)同步性檢測方法[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2013,2.

［3］沈?qū)W軍,彭楚武.采用PLC和變頻器對龍門起重機(jī)小車運(yùn)行同步控制[J].建筑配電,2003,10.