混匀堆料机车轮啃轨问题的处理
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第2期湖 南 冶 金N o .2 1999年3月
HU N AN M ET AL L U RG Y
M ar.1999
收稿日期 1998年11月11日
混匀堆料机车轮啃轨问题的处理
肖石光
(湘潭钢铁集团有限公司)
摘 要 分析了烧结原料场定臂式混匀堆料机尾车前支座车轮啃轨现象产生的原因,认为走行
机构的安装误差、工作载荷的影响以及车轮踏面形状的影响等导致了车轮产生啃轨,并据此提出了相应的改进措施,使车轮啃轨现象基本消除。
关键词 混匀堆料机 偏斜 载荷 车轮啃轨
1 混匀堆料机运行中存在的问题
混匀堆料机是一种冶金行业烧结专用设备,其作用是将各种不同的铁原料混匀堆积,并且是在行走过程中进行,其结构简图见图1。
图1 混匀堆料机结构简图
1—变幅油缸;2—臂架;3—尾车架;4—尾车后支腿;5—尾车前支腿;6—平台;7—走行小车;8—A 型支架;9—臂架带式运输机
湘钢烧结原料场的定臂式混匀堆料机于
1992年投入生产,运行两年后,发现一侧车轮轮缘磨损严重,两条轨道摩擦亮带在同一边,整机发生明显的偏斜,其尾车前支座出现了周期性的振动和噪音,车轮踏面有明显的压痕,甚至发生车轮轴承损坏的现象,这也就是人们常说的啃轨现象。
2 产生车轮啃轨的原因
产生车轮啃轨的原因有多种,但对该设备来说,主要有以下三个方面。
2.1 走行机构安装误差的影响
在行业规范中,各车轮的安装精度要求
见图2。
车轮内宽一般比轨道宽30m m ,所以只要满足安装要求,就不会发生啃道,若各项偏差不同向,则更不易发生啃道。
但是,由于尾车前支腿是通过平台与走行小车上的A 字支架刚性联接,这样,即使走行小车的安装误差在精度要求以内,也会使尾车的前
图2 车轮安装精度示意图
1—尾车后支架;2—尾车前支架;3—走行小车
支腿产生较大的偏斜(见图3)。
由图3知:
x ′2=7500x 1/1000=7.5x 1(1)
x ″2=7500tg T =7500×2
1000
=15(m m)
(2)式中:x 1——走行小车车轮的偏差量;
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T ——走行小车车轮的偏斜角; x ′2
——考虑车轮偏差引起的尾车前支腿的偏斜量;
x ″2——考虑车轮偏斜角引起的尾车前
支腿的偏斜量。
图3 走行小车的偏斜对尾车前支腿的影响尾车前支腿总偏斜量x 2=x ′
2+x ″
2。
这也
说明了走行小车车轮即主动轮不啃道而尾车前支腿车轮却容易发生啃道的原因。
同理,当走行小车两主动轮的电机特性有差异以及主动轮直径有误差或制动力矩不同等原因造成微小偏斜时,也会引起尾车前支腿较大的偏斜甚至啃道。
2.2 工作载荷的影响
混匀堆料机受力情况见图4。
在自重及工作载荷P 1与P 2的作用下,尾车支座受轴向压缩及倾翻力矩的作用,使两支腿的受力不相同。
由图
4可见,臂架侧受力较大:N 1=P 1
2
-e lP 2
(3)N 2=P 1
2+
(1+e l
)P 2
(
4)
图4 混匀堆料机受力简图
这样,就会产生两种后果:一是由于尾车前
支腿较长,刚性较差,将产生变形且两腿的
变形量不等,而臂架侧的变形量较大;二是臂架侧支腿车轮与轨道之间的正压力较大,其摩擦磨损也较大。
它们都使设备有朝臂架方向倾斜的趋势,从而使车轮产生侧向偏斜。
由现场的情况看,设备确实是朝臂架方向偏斜,使车轮靠在一侧钢轨上。
2.3 车轮踏面形状的影响
当车轮横向移动,轮缘靠在轨道上时,车轮与轨道的接触状态见图5。
车轮与钢轨
图5 车轮与轨道接触状态示意图有两个接触点。
在踏面上的A 点为承载点,在轮缘上或过渡圆弧处的B 点为导向点。
如果车轮相对轨道存在正偏斜角U ,则导向点B 略超前于承载点。
导向点B 的位置可由下式确定:
x B =r A tg T tg U (1+tg 2T tg 2U )1/21+r r
r A
〔1-1-tg 2T tg 2
U 1+tg 2T 〕1/2
(5)y B =r r (1-tg 2
T tg 2
U 1+tg 2T )
1/2
(6)
式中:r A ——车轮滚动半径;
r r ——轨头圆角半径;
T
——轮缘斜角;U
——偏斜角。
当车轮转动时,2个接触点中必有1个成为瞬时转动中心,另一个绕此中心转动。
通常
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导向点的法向力不大,不足以使承载点打滑,多数情况下,是以A点为瞬时中心令B点绕它转动,因此轮缘接触点总存在着轮轨的相对滑动。
相对滑动的速度与轮缘接触点B 与A点的距离有关,距离越远,相对滑动的速度越大,磨损越严重。
由(5)、(6)式可以看出:当U=0,x B =0,B点落在B1位置,相对滑动最小;当U 一定,T较大,则B点相对轨道下移,形成一种爬轨现象,使车轮轴线在垂直平面内产生歪斜。
在极限位置,由于支腿的弹性作用,使车轮落回原位。
这样就产生了周期性的振动、冲击和噪音,甚至使车轮的支承轴承破坏。
3 减少车轮啃轨的措施及效果
3.1 措施
综合上述分析,为了减少车轮啃轨现象,可采取下述措施:
(1)调整两条轨道的相对标高,使臂架侧的轨道偏高,以补偿由于工作载荷及自重所引起的横向移动。
(2)调整走行小车,减少其由于运动精度和安装误差所产生的偏斜量。
另外,调整偏斜的方向与整机横向移动的方向相反,使整机的偏斜与走行小车的偏斜相互抵消至最少。
(3)采用铁路上使用的圆弧凹型踏面车轮,避免车轮与轨道的两点接触,减少相对滑动产生的摩擦。
(4)由(5)式和(6)式可以看出,当轮缘斜角越小,导向点B相距承载点越近。
若轮缘斜角T=0,即轮缘保持适当长度的直线段,x B=0,y B=y ma x=r r,可以避免爬轨现象。
3.2 使用效果
根据上述方法,对混匀堆料机的车轮及尾车支腿进行了调整。
第一次调整后啃轨现象有所改善,但没有根本解决问题,主要原因是尾车支腿调整没在允许范围内,进行第二次调整。
经过两次调整,定臂式混匀堆料机车轮啃轨现象已基本消除。
DISPOSITION OF THE PROBLEM ON THE
MIXED-WINDROWED LOCOMOTIVE
WHEEL GNAWING RAIL
Xiao Shig uang
(Xiang tan Iron&Steel Gro up Limited Co mpany)
ABSTRACT Xia ng tan Iro n&Steel Gro up Limited Com pany has used standing a rm mode mixed-windrow ed locom otiv es o n raw material fields.In this paper, causes of the locomo tiv e wheel gnawing rail w ere analyzed,the results sho w that erection error of moving g ear,influence of service load a nd wheel tread sha pe,m ade w heel g nawing rail.Acco rding to these results,better modified measure w as pro-posed.And wheel g nawing rail was canceled.
KEY WORDS mix ed-w indro wed loco motiv e,fining-away,loud,w heel g nawing rail。
