升降机械 轮子 都是用来支撑起重机的重量和起重机本身的重量,并引导起重机沿轨道运行即起到支撑和引导的作用,所以车轮应该是起重机械的重要部件之一。但我们的起重机械检验人员在对起重机械安装进行监督检查的过程中发现,起重机械车轮普遍存在车轮硬度低(布氏硬度HB60~80)的问题,在使用过程中有时会出现起重机械车轮轮缘被撕裂断裂,导致起重机械小车行走机构或小车行走机构在使用中出现脱轨的重大安全事故。
引进起重机械轮子
车轮是起重机和起重小车运行机构的重要组成部分,起重机械车轮按照轮缘的形式可分为三种类型。双轮缘车轮,轮缘对起重机械的运行具有导向和防止脱轨的作用。双轮缘车轮主要用于桥式、门式、龙门起重机的小车行走轮。如果小车车轮的直径大于500mm,小车车轮也需要使用双轮辋车轮。单轮辋车轮多用于车轮直径小于500mm的起重机小车行走轮,由于小车架的跨度小,刚度相对较强,在使用过程中不易出现车轮脱轨现象。在安装时,带轮缘的一端应布置在轨距的外侧。无轮缘的车轮,在起重机械使用过程中,车轮轮缘与轨道的摩擦是不可避免的现象。这样往往会产生肯轨,加速轮辋的磨损和车轮的报废,也会对轨道产生严重磨损。使用无缘轮可以解决这个问题,在起重机机械运行过程中容易脱轨,所以使用范围容易受到限制,在使用过程中必须与水平轮配合使用,防止脱轨。没有轮缘的起重机械在运行过程中要用水平轮引导运行代替轮缘引导运行,将轮缘与轨道侧的滑动摩擦转化为水平轮与轨道侧的滚动摩擦,减少运行阻力从而提高车轮的使用寿命。
车轮和起重机轨道的硬度
起重机械的使用寿命与车轮的硬度有密切关系,从起重机械车轮的损坏形式看,一般有两种:一种是疲劳剥落,另一种是磨损损坏。前者是由于硬度过高,硬化深度不够所致。近年来,随着热处理工艺的不断改进,可以满足必要的硬度深度,所以疲劳剥落的损坏形式已经非常少见,磨损损坏已经成为车轮损坏的主要形式。虽然车轮的硬度过高,但会导致车轮轨道的早期磨损,特别是轮辋与车轮轨道之间的滑动摩擦,对轨道的磨损会更加严重。在使用过程中当车轮和履带磨损造成损坏时,人们更愿意更换车轮而不是更换履带。这是因为更换轨道会造成长时间的停机,影响生产进度。但车轮硬度过低,在使用过程中会加快车轮的磨损速度,并会出现破裂损坏现象,造成起重机械运行过程中脱轨的重大安全事故隐患,所以车轮硬度和轮缘厚度成为判断车轮质量的重要指标。
原因分析
通过对起重机械安装过程的监督检查和与安装单位的座谈交流笔者发现,造成车轮硬度偏低现象的原因主要存在以下几点。
首先,一些起重机机械轮毂厂家采用球墨铸铁制造车轮毂,并强调球墨铸铁的机械性能,虽然硬度低,但在使用中振动小,噪音低,能满足起重设备工况的要求。但在使用过程中,用户发现经常出现起重机车轮轮辋撕裂的现象,为了更好地解释这种事故的原因,现在我们从金属材料的角度来阐述分析球墨铸铁,球墨铸铁的基体组织中分布有球形石墨。由于球形石墨对基体组织的切割作用和应力集中作用非常小,所以球墨铸铁的力学性能要高得多,石墨球体越圆、越小、越均匀,力学性能就越高,在某些方面甚至可以与碳钢相媲美。球墨铸铁还具有灰铸铁的减震性和耐磨性。球墨铸铁是在生产过程中通过球化得到的,即在浇注铁水前加入少量球化剂,使石墨变成球状。目前,我们通常使用三种球化剂:镁、稀土合金和稀土镁合金。
试验结果表明,球墨铸铁的屈服率和耐磨性均优于45钢,断裂后的伸长率和弹性模量均低于45钢。但由于缺口的敏感性小,其带肩带孔的试样的屈服值与45钢相似,球墨铸铁的冲击韧性钢值低于45钢,在小能量的冲击载荷条件下工作时,寿命比45钢长。因此,由于球墨铸铁具有如此优异的性能,在许多场合可以成功地替代许多可锻铸铁和中碳铸钢、锻钢材料。但是,目前还没有实现完全替代,原因是球墨铸铁的塑性和弹性与钢相比要低。在生产中经过不同的热处理,如退火、正火、调质处理和等温淬火,球墨铸铁可以获得不同的基体组织:铁素体、珠光体+铁素体、珠光体和贝氏体。通过不同的热处理工艺,以改变球墨铸铁的内部金相组织,从而获得符合力学性能要求的产品。
其次,在零部件生产制造过程中,生产企业为了降低成本。人为地省略了产品的热处理过程。起重机车轮制造规范GB/T6392-2008明确要求,任何加工方法制造的车轮都要进行内应力消除处理。铸钢车轮在加工前要进行退火处理以消除内应力,不要并应清除砂粒、切割浇注和冒口,并检查质量缺陷。轮辋在淬火前应进行表面淬火和微调。热处理后,胎面和轮辋内侧的硬度应满足HB300-380。
解决方案
首先,使用单位应充分重视起重机械零部件的质量,使用单位在与供应商签订订货合同时,应对供应商提供的产品和各个零部件的质量提出一定的要求,在产品价格合理的情况下,以追求最大程度的性价比。
二、检验员在监检过程中,要严格按照检验规程的要求对起重机械车轮胎面和轮辋的内部进行硬度检验。用硬度计在车轮胎面沿圆周上等分测量三个点,其中两个点合格即为合格。当某一测试点的硬度值不符合要求时,沿轴线方向对该点加测两点,如两点合格即为合格。在车轮检验过程中,我们的起重设备检验人员不仅要测量车轮的硬度,更要审查车轮的质量和制造材料的合格证,能否使用合格的金属材料和正确的制造工艺及热处理工艺,确保起重机械车轮的质量合格。
综合以上本文通过对起重设备车轮制造材料和工艺的分析,对起重设备使用中因车轮硬度低而造成的事故隐患,希望引起起重机械使用单位、制造单位的重视,从而保障起重设备使用过程中的安全运行。