帶輪緣的起重機大車車輪運行工況的改進(jìn)
橋式起重機(俗稱行車、天車，以下簡稱為行車)是起重設(shè)備的主要機種，應(yīng)用非常廣泛，是工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的一種設(shè)備。在梅鋼熱軋板廠，行車擔(dān)任著上料、收卷、吊卷、發(fā)貨等重要工作，其運行狀況的好壞直接關(guān)系到整廠的安全生產(chǎn)。而行車輪作為行車的重要部件，它的正常與否直接影響到整臺行車的運行狀況。起重機運行時，由于有偏斜和滑移，車輪運行70％～80％的過程中，輪緣和軌道在相摩擦，由于輪緣磨損而使車輪報廢，車輪輪緣磨損也就是車輪報廢的主要原因。統(tǒng)計數(shù)字表明：輪緣壽命0．5～1 a，踏面壽命2～3a，可見輪緣的磨損嚴(yán)重制約著車輪的整體壽命。增加輪緣的壽命，將顯著增加車輪的整體使用壽命。
1.理論分析
當(dāng)車輪軸線與運行方向不垂直時，車輪踏面與軌道頂面之間就會因滑動而產(chǎn)生動偏斜摩擦阻力，其方向與滑動的相對速度相反。該摩擦力運行方向上的分量構(gòu)成運行的附加阻力，與運行方向垂直的分量構(gòu)成車輪的側(cè)壓力。這種車輪側(cè)壓力與其他原因產(chǎn)生的側(cè)壓力總和，或由水平導(dǎo)向輪承受，或由輪緣承受。此時，就會出現(xiàn)啃軌現(xiàn)象，導(dǎo)致輪緣磨損。
車輪軸的速度就是起重機的運行速度，車輪接觸點相對于起重機的速度為(圓周速度)，它在車輪的圓周方向，與之間的夾角為。車輪接觸點的的絕對速度為車輪與軌道間的滑動速度，為前兩者矢量和Phl，車輪與軌道之間的摩擦力與的方向相反。如果忽略軸承中的摩擦力，在車輪軸的方向，即必在車輪軸方向。h=vsin／3，上式說明，車輪的偏斜角越大，滑動速度越大磨損越嚴(yán)重。摩擦力在運行方向的分力P為車輪偏斜的附加阻力，在垂直方向的分力為側(cè)壓力P。
理論上，只要有極微小的偏斜角，就會產(chǎn)生同樣大小的側(cè)壓力。當(dāng)車輪或軌道的支撐部分剛性不足時，車輪有周期性彈動，發(fā)出周期性的強烈響聲。當(dāng)偏斜的車輪運行時，最初并不發(fā)生滑動，由于車架與軌道支撐結(jié)構(gòu)的彈性，車輪可向側(cè)方向彈性位移，側(cè)壓力隨位移大小成正比增加。當(dāng)P增加到。P時(為車輪與軌道間的靜摩擦系數(shù)，一般（大于動摩擦系數(shù))開始滑動，使摩擦力驟然降為，小于彈性恢復(fù)力，于是車輪彈回，并發(fā)出強烈響聲。
2.結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
在我國的起重機的大車車輪，在輪緣與踏面的過渡處倒成圓角R。在軌頂也有1個相應(yīng)的圓角。根據(jù)使用經(jīng)驗，我國通常采用結(jié)構(gòu)(R<R)。而近年來，歐洲產(chǎn)品中將過渡制成了圖2b的形狀，實際使用檢驗證明效果比較滿意。在工程實際中，由于采用了這種新的結(jié)構(gòu)形式，有效減緩了輪緣的磨損，增加了車輪的使用壽命。
3.有限元分析
在SolidW orks中，構(gòu)建1個實體模型。根據(jù)實例，輪徑取為700mm，設(shè)置輪壓為540MPa，側(cè)壓力為81MPa，通過Sim ulation進(jìn)行應(yīng)力分布、應(yīng)變及疲勞破壞等的分析。在輪緣與踏面過渡處的網(wǎng)格劃分保證有2層1階的網(wǎng)格單元，以確保實例分析的準(zhǔn)確性。加載范圍借鑒了德國的《起重運輸機械設(shè)計基礎(chǔ)》中壓應(yīng)力的計算及分布情況，采用分割線，對其進(jìn)行局部加載分析，從而獲得相應(yīng)的結(jié)果。在實際設(shè)計中，采用了較高的安全系數(shù)；在疲勞分析中，在材料完全相同的情況下，新舊2種結(jié)構(gòu)的對比并無太大差異。在受力、材料完全相同的情況下，應(yīng)力分布變化不大。采用新的結(jié)構(gòu)形式，最大應(yīng)力降低了7．5％。各個范圍的應(yīng)力分布相差不多，總體上比原有結(jié)構(gòu)整體上有所降低。
4.輪緣的潤滑
在西歐，使用輪緣潤滑已相當(dāng)普遍，其潤滑效果得到了一致認(rèn)可。由于工作情況的相似性，本文引入了輪緣潤滑。鑒于起重機工作環(huán)境的特殊性，液體潤滑并不適用，故采用固體始末潤滑。采用機械機構(gòu)，可靠性高，成本低，效果明顯，并不會引起起重機結(jié)構(gòu)大的改動。引入輪緣潤滑后，減緩了輪緣磨耗延長輪軌使用壽命，降低噪聲，減少能量損耗，操作安全清潔，而且不會向軌面擴散，不影響起動和制動。
5.結(jié)束語
隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，中國的制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，采用新的技術(shù)，新的結(jié)構(gòu)，更新自己的產(chǎn)品，已經(jīng)成為企業(yè)的一項重要競爭手段。采用新的結(jié)構(gòu)形式，引入輪緣潤滑，可有效延長起重機大車行車輪的壽命，節(jié)省資本。目前，雖然有的起重機已經(jīng)采用水平導(dǎo)向輪而取代帶輪緣的車輪，但是帶輪緣的車輪形式，依然是使用最廣泛的。對其進(jìn)行改進(jìn)，可收到可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
