起重機在運行過程中，由于車輪運行軌跡和軌道不重合，車輪與軌道發(fā)生干涉的現(xiàn)象稱為啃軌。啃軌的主要原因表現(xiàn)為2個方面：一方面，由于各類制造施工誤差的累計，其中包括橋架制造和裝配導致跨度的誤差、大車車輪安裝誤差、軌道安裝誤差及車輪輪緣預留安全邊緣等，各類誤差累計可能會致使輪緣與軌道之間的間隙過小，發(fā)生輪緣擠壓軌道現(xiàn)象。另一方面，由于兩側主動輪線速度不同導致的累計相對位置超出合理范圍，其中包括兩側主動輪直徑不同、某一側主動輪打滑、電機堵轉、丟轉等現(xiàn)象，導致2個主動輪的線速度不同，最終引起兩側主動輪的相對位置超出范圍。在運行中，整機局部或全程出現(xiàn)走Z字路線，此時會產(chǎn)生側向位移，發(fā)生輪緣擠壓軌道的啃軌現(xiàn)象。

　　通過對主動輪直徑不等導致側向位移累計誤差的理論分析找出啃軌根本原因，通過實例計算得出誤差數(shù)據(jù)。提出保證2主動輪的線速度和相對位置在合理范圍內(nèi)的閉環(huán)控制控制策略，從根本上解決啃軌現(xiàn)象。

　　1 、側向位移累計誤差機理分析

　　起重機由于制造原始誤差或在運行過程中主動輪磨損，導致兩側主動輪直徑不相等，由于2個主動輪轉速是相同，這樣2個主動輪線速度就不同。另外，由于一側主動輪打滑或丟轉，導致兩側主動輪線速度不同。以上兩種情況都會使起重機一端比另一端走得快或慢，使其出現(xiàn)向一側側移。側向位移為理論分析如圖1所示。

　　起重機偏移角度的計算公式為

　　式中：θ為起重機運行一段距離后整機偏移的角度，β為起重機偏移的角度。

　　當值較小時，弧長和弦長相等，則有

　　式中：D1、D2為主動輪1、主動輪2的直徑，L1、L2為主動輪1、主動輪2的行走距離，L為運行軌道長度，ΔL為2主動輪行走距離之差，ΔD為2主動輪直徑之差，η為起重機偏移位移量，S為起重機設備2主動輪跨度間距，R為大車運行中旋轉半徑。

　　由式(2)可知，車輪側向位移η與軌道長度L、偏移夾角θ成正比關系。假設主動車輪1直徑D1大于主動車輪2直徑D2，初始位置起重機設備以左端為圓心做圓弧運動，運行到右端車輪向下側向位移，再以右端為圓心做圓弧運動，同樣車輪向下側向位移,最終運行效果為車輪軌跡以兩端為圓心，在運行方向上走Z字形,當累計側向位移超過輪緣與軌道預留間隙時，出現(xiàn)車輪與軌道干涉的啃軌現(xiàn)象。如圖2起重機設備運行軌跡示意圖。

　　2 、實例分析

　　已知，大車運行長度L=100 m，跨度S=40 m，取主動輪=SLZ500，車輪外徑為φ外=500 mm，車輪內(nèi)徑φ內(nèi)=430 mm，踏面厚度為μ，磨損量為δ，主動輪1直徑為D1，主動輪2直徑為D2。

　　在起重機主要零部件報廢標準GB6067.1—2010《起重機械安全規(guī)程》[1]中，車輪踏面厚度損失達原厚度的15%，車輪給予報廢。在現(xiàn)實使用過程中，車輪踏面損失厚度達1%時，應更換車輪，即

　　由式(3)可知，起重機設備運行全程100 m時主動車輪側移位置為55.6 mm，完全超過輪緣與軌道的間隙，由此說明車輪未出現(xiàn)報廢的標準值時輪緣就出現(xiàn)磨損和損壞。

　　3、 等位移檢測解決措施

　　現(xiàn)在取L=5 m為計量單位，車輪踏面損失厚度達1%時應更換車輪，即

　　由式(4)可知，起重機設備運行全程10 m時主動車輪側移位置為2.8 mm，在合理范圍之內(nèi)，可在此時調(diào)整主動輪1和主動輪2的線速度，調(diào)整2主動輪相對位置不再擴大，進而縮小，保證間距在合理范圍，從而減小側向位移值。

　　如圖3所示，主動輪1安裝接開關1，主動輪2安裝接近開關2，軌道兩側間隔5 m分別布置接近開關檢測板，這樣主動車輪每運行5 m距離，即可通過接近開關1拾取主動輪1絕對位置A1，通過接近開關2拾取主動輪2絕對位置A2。通過對位置A1和位置A2進行對比，調(diào)節(jié)主動輪1的速度和主動輪2的速度，保證2主動車輪線速度在合理誤差內(nèi)，以實現(xiàn)2個主動輪的相對位置在標準誤差范圍內(nèi)。此時，可以保證輪緣和軌道的間隙保證在2.8 mm以內(nèi)，在輪緣間隙誤差內(nèi)，不會發(fā)生啃軌現(xiàn)象。

　　通過在兩側安裝接近開關對起重機兩側位置進行檢測，對比兩側的相對位置，進而調(diào)整其相對位置，具體檢測方案如圖4所示。

　　在運行過程中，通過對比位置A1和位置A2的距離差值，如果差值Δ>設置值δ，則為加速主動輪2;如果差值Δ<設置值-δ，則為加速主動輪1;如果在合理范圍內(nèi)，即不做調(diào)整。同理，對比位置B1和位置B2、位置C1、位置C2等的距離差值,最終可實現(xiàn)2主動輪運行距離閉環(huán)和動態(tài)調(diào)整，使起重機設備保持與軌道平行運行。

　　4 、其他因素分析

　　在GBT3811—2008《起重機設計規(guī)范標準》[2]中，起重機橋架制造誤差規(guī)定：起重機跨度誤差λ≤±5 mm;橋架對角線誤差-5 mm≤L1-L2≤5mm;車輪安裝誤差μ≤±7 mm;軌道安裝誤差△S≤±7 mm;直線度δ≤±2 mm;車輪預留安全邊緣Δx≤±10 mm。由此，所有誤差累計和為

　　當所有累計誤差疊加在一起時，超過了車輪預留安全邊緣數(shù)值，這就是啃軌的重要原因。為解決各種誤差累計，應增大輪緣和軌道間隙，給足輪緣自由空間，車輪預留安全邊緣Δx>21 mm，此時輪子踏面寬度-軌道頭寬度≥42 mm。

　　5 、結論

　　本文通過對主動輪直徑不等導致側向位移累計誤差的理論分析找出啃軌根本原因，通過實例計算得出誤差數(shù)據(jù);提出保證2主動輪的線速度和相對位置在合理的范圍內(nèi)的閉環(huán)控制控制策略，從根本上解決啃軌現(xiàn)象。

　　參考文獻

　　[1] GB6067.1- -2010起重機械安全規(guī)程[S].

　　[2] GB/T 3811- -2008起重機設計規(guī)范標準[S].

　　《起重機啃軌根本原因分析及解決策略》來源：《起重運輸機械》，作者：楊世忠,勾通,劉浩