起重機(jī)在運(yùn)行過程中，由于車輪運(yùn)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(gè)方面：一方面，由于各類制造施工誤差的累計(jì)，其中包括橋架制造和裝配導(dǎo)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(yù)留安全邊緣等，各類誤差累計(jì)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(cè)主動輪線速度不同導(dǎo)致的累計(jì)相對位置超出合理范圍，其中包括兩側(cè)主動輪直徑不同、某一側(cè)主動輪打滑、電機(jī)堵轉(zhuǎn)、丟轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，導(dǎo)致2個(gè)主動輪的線速度不同，最終引起兩側(cè)主動輪的相對位置超出范圍。在運(yùn)行中，整機(jī)局部或全程出現(xiàn)走Z字路線，此時(shí)會產(chǎn)生側(cè)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(dǎo)致側(cè)向位移累計(jì)誤差的理論分析找出啃軌根本原因，通過實(shí)例計(jì)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(cè)向位移累計(jì)誤差機(jī)理分析

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

　　起重機(jī)偏移角度的計(jì)算公式為

　　式中：θ為起重機(jī)運(yùn)行一段距離后整機(jī)偏移的角度，β為起重機(jī)偏移的角度。

　　當(dāng)值較小時(shí)，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(yùn)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(jī)偏移位移量，S為起重機(jī)設(shè)備2主動輪跨度間距，R為大車運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)半徑。

　　由式(2)可知，車輪側(cè)向位移η與軌道長度L、偏移夾角θ成正比關(guān)系。假設(shè)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(jī)設(shè)備以左端為圓心做圓弧運(yùn)動，運(yùn)行到右端車輪向下側(cè)向位移，再以右端為圓心做圓弧運(yùn)動，同樣車輪向下側(cè)向位移,最終運(yùn)行效果為車輪軌跡以兩端為圓心，在運(yùn)行方向上走Z字形,當(dāng)累計(jì)側(cè)向位移超過輪緣與軌道預(yù)留間隙時(shí)，出現(xiàn)車輪與軌道干涉的啃軌現(xiàn)象。如圖2起重機(jī)設(shè)備運(yùn)行軌跡示意圖。

　　2 、實(shí)例分析

　　已知，大車運(yùn)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(jī)主要零部件報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)GB6067.1—2010《起重機(jī)械安全規(guī)程》[1]中，車輪踏面厚度損失達(dá)原厚度的15%，車輪給予報(bào)廢。在現(xiàn)實(shí)使用過程中，車輪踏面損失厚度達(dá)1%時(shí)，應(yīng)更換車輪，即

　　由式(3)可知，起重機(jī)設(shè)備運(yùn)行全程100 m時(shí)主動車輪側(cè)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(bào)廢的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)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(jì)量單位，車輪踏面損失厚度達(dá)1%時(shí)應(yīng)更換車輪，即

　　由式(4)可知，起重機(jī)設(shè)備運(yùn)行全程10 m時(shí)主動車輪側(cè)移位置為2.8 mm，在合理范圍之內(nèi)，可在此時(shí)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(kuò)大，進(jìn)而縮小，保證間距在合理范圍，從而減小側(cè)向位移值。

　　如圖3所示，主動輪1安裝接開關(guān)1，主動輪2安裝接近開關(guān)2，軌道兩側(cè)間隔5 m分別布置接近開關(guān)檢測板，這樣主動車輪每運(yùn)行5 m距離，即可通過接近開關(guān)1拾取主動輪1絕對位置A1，通過接近開關(guān)2拾取主動輪2絕對位置A2。通過對位置A1和位置A2進(jìn)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(shí)現(xiàn)2個(gè)主動輪的相對位置在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)。此時(shí)，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(cè)安裝接近開關(guān)對起重機(jī)兩側(cè)位置進(jìn)行檢測，對比兩側(cè)的相對位置，進(jìn)而調(diào)整其相對位置，具體檢測方案如圖4所示。

　　在運(yùn)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(shè)置值δ，則為加速主動輪2;如果差值Δ<設(shè)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(shí)現(xiàn)2主動輪運(yùn)行距離閉環(huán)和動態(tài)調(diào)整，使起重機(jī)設(shè)備保持與軌道平行運(yùn)行。

　　4 、其他因素分析

　　在GBT3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)》[2]中，起重機(jī)橋架制造誤差規(guī)定：起重機(jī)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(yù)留安全邊緣Δx≤±10 mm。由此，所有誤差累計(jì)和為

　　當(dāng)所有累計(jì)誤差疊加在一起時(shí)，超過了車輪預(yù)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(jì)，應(yīng)增大輪緣和軌道間隙，給足輪緣自由空間，車輪預(yù)留安全邊緣Δx>21 mm，此時(shí)輪子踏面寬度-軌道頭寬度≥42 mm。

　　5 、結(jié)論

　　本文通過對主動輪直徑不等導(dǎo)致側(cè)向位移累計(jì)誤差的理論分析找出啃軌根本原因，通過實(shí)例計(jì)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(xiàn)

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

　　[2] GB/T 3811- -2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[S].

　　《起重機(jī)啃軌根本原因分析及解決策略》來源：《起重運(yùn)輸機(jī)械》，作者：楊世忠,勾通,劉浩