起重机车轮磨损和摩擦噪音动力学分析及预防措施
翻新时间:2023-08-06
起重机车轮磨损和摩擦噪音动力学分析及预防措施
起重机车轮磨损和摩擦噪音动力学分析及预防措施
一、理论分析 当车轮轴线与运行方向不垂直时偏斜一个β角,车轮踏面与轨道顶面之间就会因滑动而产生动偏斜摩擦阻力,其方向与滑动的相对速度相反。该摩擦力在运行方向上的分量构成运行的附加阻力,与运行方向垂直的分量构成车轮的侧压力。这种车轮侧压力与其他原因产生的侧压力总和,由轮缘承受。此时,就会出现啃轨现象,导致轮缘磨损和摩擦噪音。图1为偏斜角为β的车轮运行情况。 车轮轴的速度就是起重机的运行速度,车轮接触点相对于起重机的速度zh(圆周速度),它在车轮的圆周方向,与之间的夹角为β。车轮接触点的绝对速度为车轮与轨道间的滑动速度,为前两者矢量和 上式说明,车轮的偏斜角越大,滑动速度越大磨损越严重。 理论上,只要有极微小的偏斜角,就会产生同样大小的侧压力μP。当车轮或轨道的支撑部分刚性不足时,车轮有周期性弹动,发出周期性的强烈响声。当偏斜的车轮运行时,最初并不发生滑动,由于车架与轨道支撑结构的弹性,车轮可向侧方向弹性位移,侧压力随位移大小成正比增加。当增加到时(车轮与轨道间的静摩擦系数,一般大于动摩擦系数)开始滑动,使摩擦力骤然降为μP,小于弹性恢复力,于是车轮弹回,并发出强烈响声。 二、改善措施: 2.1 提高制造精度,提高设备使用维护技术。 在设备制造过程中和服役期间要提高车轮组装和维护精度,特别是在更换车轮时,要调整好车轮水平直线度和垂直度,尽量减小β角,减小侧压力,避免车轮侧向摩擦和滑移; 2.2 结构的改进 2.3、轮缘的润滑 在国外,使用轮缘润滑以及采用球磨铸铁材料的车轮相当普遍, 其目的都是增加车轮和轨道之间的润滑性,由此减低车轮磨损和摩擦噪音,其润滑效果得到了一致认可。由于工作情况的相似性,本文提议轮缘润滑,鉴于起重机工作环境的特殊性,液体润滑并不适用,故采用固体粉末润滑。采用机械结构,可靠性高,成本低,效果明显,并不会引起起重机结构大的改动。引入轮缘润滑后,减缓了轮缘磨耗延长轮轨使用寿命,降低噪声,减少能量损耗,操作安全清洁,而且不会向轨面扩散,不影响起动和制动。 三、对2.2结构改进的有限元分析 在轮缘与踏面过渡处的网格划分保证有2层1阶的网格单元,以确保实例分析的准确性。加载范围借鉴了德国的《起重运输机械设计基础》中压应力的计算及分布情况,采用分割线,对其进行局部加载分析,从而获得相应的结果。 在实际设计中,采用了较高的安全系数;在疲劳分析中,在受力、材料完全相同的情况下,新旧2种结构的对比并无太大的差异。 在受力、材料完全相同的情况下,应力分布变化不大。采用新的结构形式,最大应力降低了7.2%。各个范围的应力分布相差不多,总体上比原有结构整体上有所降低。 四、结束语 随着中国制造业的发展,中国的制造技术已经有了很大变化,采用新的技术,新的结构,更新自己的产品,已经成为企业的一项重要竞争手段。采用新的结构形式,引入轮缘润滑,可有效延长起重机大车车轮的寿命,节省资本。目前,虽然有的起重机已经采用水平导向轮而取代轮缘的车轮,但是带轮缘的车轮形式,依然是使用最广泛的。同时对于减少摩擦噪音,改善工作环境有明显好处.下载文档
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