尹紀(jì)峰

(山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司)

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斗輪堆取料機(jī)行走輪啃軌原因分析及處理

尹紀(jì)峰

(山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司)

為查明堆取料機(jī)行走輪啃軌的原因，采用全站儀測(cè)量的方法，對(duì)斗輪堆取料機(jī)行走輪間距、軌道間距、軌道頂標(biāo)高、行走輪對(duì)角間距等進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量結(jié)果表明：軌道局部出現(xiàn)異常點(diǎn)，同時(shí)車輪組呈現(xiàn)不規(guī)則的平行四邊形狀；堆取料機(jī)行走輪啃軌是軌道和設(shè)備因素綜合造成，其中設(shè)備因素影響權(quán)重更大。測(cè)量后進(jìn)行了一系列修正工作并試車檢驗(yàn)，啃軌現(xiàn)象基本消除。

堆取料機(jī) 啃軌 行走輪 測(cè)量

斗輪堆取料機(jī)是鋼鐵廠應(yīng)用較多的原燃料高效裝卸設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，斗輪堆取料機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]。但在生產(chǎn)使用過(guò)程中，往往出現(xiàn)軌道上有毛剌、溝痕、表面脫落以及輪沿磨損等一些非正?，F(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)會(huì)聽(tīng)到明顯的嘶嘶聲，甚至出現(xiàn)機(jī)體振動(dòng)和跳躍現(xiàn)象。諸如上述現(xiàn)象均因行走輪啃軌導(dǎo)致，所謂的啃軌是指堆取料機(jī)在行進(jìn)過(guò)程中，車輪中心與軌道中心有偏離而造成車輪輪緣與軌道側(cè)面接觸，產(chǎn)生水平側(cè)向推力，引起輪緣與軌道的摩擦造成車輪或者軌道磨損的現(xiàn)象[2]。徹底弄清楚啃軌的原因?qū)Χ讶×蠙C(jī)的維護(hù)管理、加工制造、設(shè)備組裝、施工管理等工作會(huì)起到一定的參考和借鑒意義。為此，采用精準(zhǔn)測(cè)量的方法對(duì)軌道和設(shè)備輪組進(jìn)行了測(cè)量，并用統(tǒng)計(jì)分析的方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，試圖找出修復(fù)措施，以徹底解決啃軌問(wèn)題。

1 啃軌問(wèn)題

某總包工程斗輪堆取料機(jī)試生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的啃軌問(wèn)題，試車時(shí)車體輪子呈現(xiàn)平行四邊形走勢(shì)，嚴(yán)重處有較為明顯的片狀鐵屑脫落。試生產(chǎn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)各個(gè)輪子磨損不均衡，有的輪子未產(chǎn)生磨損，而有的輪子輪沿磨損掉了近2/3，而且同一個(gè)輪子，不同地方的輪壓也存在磨損程度差異。其中有兩個(gè)車輪磨損最為嚴(yán)重，輪沿幾乎被磨損殆盡，有很大的掉輪隱患。車輪磨損狀況見(jiàn)圖1。

2 啃軌因素分析

啃軌主要是由車輪、軌道和橋架的制造或使用不當(dāng)?shù)纫穑熊壥疽鈭D見(jiàn)圖2。啃軌嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題，具體為：①加速車輪的磨損，降低輪子使用壽命；②增加軌道的負(fù)荷，縮短軌道使用年限；③加大軌道側(cè)向受力，使軌道壓緊螺栓松動(dòng)變形，導(dǎo)致軌道橫向位移；④增加設(shè)備、軌道的日常維護(hù)和檢修難度，提升事故率影響正常生產(chǎn)；⑤嚴(yán)重時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)車輪掉軌現(xiàn)象，造成生產(chǎn)停機(jī)甚至人身傷亡事故。

圖1 車輪磨損狀況

圖2 啃軌示意圖

由于車輪和橋架變形引起的啃軌故障約占80%[3]?；诳熊壱蛩貜幕A(chǔ)、軌道、設(shè)備安裝、設(shè)備制造等方面進(jìn)行了全面分析。

(1)基礎(chǔ)因素。①地基處理強(qiáng)度不滿足要求，易產(chǎn)生下陷、松軟，影響軌道的水平度和平行度引起啃軌；②地基水平度施工不滿足標(biāo)準(zhǔn)，軌道產(chǎn)生高差，導(dǎo)致車輪運(yùn)行跑偏引起啃軌[2]；③預(yù)埋螺栓松動(dòng)，軌道壓緊力不足，引起軌道變形，進(jìn)而導(dǎo)致啃軌。

(2)軌道因素。①軌道本身在安裝前有變形，安裝時(shí)未處理或者處理不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致軌道的水平度、平行度等參數(shù)不能滿足要求，引起啃軌；②軌道安裝精度不能滿足要求，高差或者水平差超出要求范圍，引起啃軌[2]。

(3)設(shè)備安裝因素。設(shè)備安裝精度不能滿足要求，引起輪組變形影響車輪運(yùn)行軌跡，導(dǎo)致啃軌。

(4)設(shè)備制造因素。設(shè)備部件制造精度不能滿足要求，影響設(shè)備整體組裝精度，導(dǎo)致啃軌。

3 數(shù)據(jù)測(cè)量及處理

3.1 軌道測(cè)量

一旦波形確定,s和s′是可以提前求得的,這里認(rèn)為其是常數(shù)。以下是具體的估計(jì)過(guò)程,首先由于s遠(yuǎn)大于s′Δt1和v,可以先得到α1的粗估計(jì),

針對(duì)軌道因素，進(jìn)行了軌道標(biāo)高、水平間距測(cè)量。測(cè)量工具為全站儀，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1 軌道標(biāo)高測(cè)量數(shù)據(jù)

表2 兩軌道間距測(cè)量數(shù)據(jù)

由表1可知，各組數(shù)據(jù)均在誤差要求范圍內(nèi)，但第4個(gè)點(diǎn)處偏差較大。根據(jù)數(shù)據(jù)表作南北軌道標(biāo)高對(duì)比見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，南北軌道標(biāo)高趨勢(shì)基本一致，且同一測(cè)點(diǎn)處南北高差間距不大，只有第4個(gè)測(cè)點(diǎn)處，兩點(diǎn)間距較長(zhǎng)。所以第4個(gè)測(cè)點(diǎn)可以作為異常點(diǎn)處理。

由表2可知，各組數(shù)據(jù)基本在誤差要求范圍內(nèi)，但第9個(gè)點(diǎn)處偏差明顯超出誤差要求。根據(jù)數(shù)據(jù)表作南北軌道標(biāo)高對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖3 南北軌道頂面標(biāo)高對(duì)比

圖4 不同測(cè)點(diǎn)軌道水平間距對(duì)比

由圖4可見(jiàn)，不同測(cè)點(diǎn)測(cè)量的軌道間距數(shù)值除第9個(gè)點(diǎn)外，均在間距基準(zhǔn)值上下波動(dòng)。所以第9個(gè)測(cè)點(diǎn)可以作為異常點(diǎn)處理。

根據(jù)上述結(jié)論，組織人員對(duì)異常測(cè)點(diǎn)處做了進(jìn)一步細(xì)化測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)軌道標(biāo)高和兩軌道間距做了修正。修正后復(fù)檢數(shù)據(jù)均在誤差要求范圍內(nèi)。

3.2 設(shè)備輪距測(cè)量

針對(duì)設(shè)備本身因素，對(duì)斗輪堆取料機(jī)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量。輪組和輪架對(duì)角線測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5。

圖5 輪組和輪架相關(guān)尺寸圖(單位：m)

(1)車輪的偏差值計(jì)算。

上側(cè)兩端車輪的偏差值計(jì)算如下:

ΔL=L1-L2=0.378 5-0.368 4=0.010 1 m=10.1 mm。

下側(cè)兩端車輪的偏差值計(jì)算如下:

ΔL=L1-L2=0.383 1-0.384 7=-0.001 6 m=-1.6 mm。

根據(jù)《斗輪堆取料機(jī)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》要求，同側(cè)軌道上各車輪的滾動(dòng)圓的中心面應(yīng)在同一平面內(nèi)，其同位差不得大于5 mm。根據(jù)上述計(jì)算，車輪同位差即︱ΔL︱。上側(cè)車輪同位差為10.1 mm，遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)行處理。下側(cè)車輪同位差為1.6 mm，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，無(wú)需調(diào)整。

(2)車架的偏差值計(jì)算。

上側(cè)車架兩端的偏差值計(jì)算如下:

ΔL=L1-L2=0.233 2-0.237 7=-0.004 5 m=-4.5 mm。

下側(cè)車架兩端的偏差值計(jì)算如下:

ΔL=L1-L2=0.233 2-0.241 6=-0.008 4 m=-8.4 mm。

車架對(duì)角線偏差計(jì)算如下：

ΔL=L1-L2=10.068 2-10.063 6=-0.004 6 m=-4.6 mm。

根據(jù)《斗輪堆取料機(jī)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》要求，車架跨度偏差為±5 mm，車架對(duì)角線偏差為±15 mm。根據(jù)上述計(jì)算，車架跨度偏差=上側(cè)車架偏差-下側(cè)車架偏差=-4.5-(-8.4)=-12.9 mm，遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)行處理。車架對(duì)角線偏差為-4.6 mm，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，無(wú)需調(diào)整。

基于上述結(jié)論，組織人員對(duì)部分車輪和車架均衡梁進(jìn)行了調(diào)整。修正后復(fù)檢數(shù)據(jù)均在誤差要求范圍內(nèi)。

4 結(jié) 論

某總包工程針對(duì)斗輪堆取料機(jī)存在的啃軌現(xiàn)象通過(guò)測(cè)量、分析后，有針對(duì)性的進(jìn)行了整改，整改完成后分別進(jìn)行了試車工作檢驗(yàn)糾偏效果。通過(guò)研究可以看出僅僅修復(fù)軌道使其達(dá)到安裝精度要求，沒(méi)有改變行走輪來(lái)程和返程平行四邊形形態(tài)，啃軌現(xiàn)象依然存在，但是運(yùn)行過(guò)程的機(jī)體振動(dòng)和跳躍現(xiàn)象減輕。進(jìn)而對(duì)車輪組自身誤差進(jìn)行了修復(fù)并試車，發(fā)現(xiàn)行走輪來(lái)程和返程平行四邊形形態(tài)依然存在但程度大大減輕，軌道在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中大體在輪子中間部位，啃軌現(xiàn)象基本消除。通過(guò)研究得出結(jié)論以下：

(1)堆取料機(jī)行走輪啃軌現(xiàn)象為軌道和設(shè)備因素綜合作用造成。

(2)軌道因素是基礎(chǔ)。軌道的基礎(chǔ)處理和安裝精度必需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但軌道標(biāo)高或水平間距局部出現(xiàn)偏差不會(huì)造成持續(xù)性的啃軌，造成設(shè)備振動(dòng)和局部地段跳躍的可能性較大。

(3)設(shè)備制造和組裝精度因素是關(guān)鍵。設(shè)備自身部件尤其是輪組和輪組框架的制造或者組裝精度不高極易造成持續(xù)性啃軌，可大大減少車輪和軌道的使用壽命。

(4)研究?jī)H對(duì)堆取料機(jī)輪組和軌道的表面因素進(jìn)行了選點(diǎn)測(cè)量和分析，存在一定的片面性；設(shè)備因素僅僅測(cè)量了輪組的數(shù)據(jù)，其他部件是否存在影響并不確定，要想更深入的剖析造成啃軌現(xiàn)象的原因，仍需更加全面和專業(yè)的研究。

[1] 楊長(zhǎng)骙，傅東明.起重機(jī)械[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992:34-35.

[2] 毛友莊，周金生.斗輪堆取料機(jī)行走機(jī)構(gòu)啃軌機(jī)理分析及檢測(cè)[J].冶金叢刊，2014(5):25-28.

[3] 解春華.論橋門(mén)式起重機(jī)啃軌原因分析[J].煤炭技術(shù)，2003，22(10):23-25.

2016-07-04)

尹紀(jì)峰(1982—)，男，工程師，250000 山東省濟(jì)南市高新區(qū)舜華南路1969號(hào)。