大型起重机车轮平衡架用的轴端固定装置

秦 毅

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

有轨式车轮装置是起重机常见的运行支承装置，这种装置承载能力大，运行阻力小，制造和维护费用少，是起重机上关键的零部件。受基础构造的限制，常采用增加车轮数目的方法来降低轮压，为使各个车轮所受轮压相等，国内外多采用平衡梁的方法。平衡梁单独加工制作，装配时通过平衡轴将其与桥架进行连接固定。该平衡轴受力较复杂，本文结合传统的轴端挡板结构，进行设计改进，提出一种新型的轴端固定装置。

1 传统轴端挡板结构形式

在起重机械中，有很多轴类零件与部件进行铰接，应用非常广泛，其形式也多种多样。常用轴端挡板的结构形式有以下几种。

1.1 矩形双孔挡板

矩形双孔挡板如图1所示，矩形板上钻有2个螺栓孔，在轴的固定端需要开有1个槽，挡板卡入槽内并用2个螺栓紧固即可锁紧轴类零件。矩形双孔挡板的设计和尺寸选择通常参考标准JB/ZQ 4348，适用于无轴向载荷的固定[1-2]。

图1 矩形双孔挡板简图

1.2 梨形挡板

梨形挡板如图2所示，挡板上开有一大一小2个孔，其大孔与轴配合并焊接在一起，在小孔中用螺栓对整个轴进行固定。这种结构可有效限制轴的轴向移动和旋转。若轴承受转矩太大而紧固螺栓不能满足剪切强度，易发生紧固螺栓被剪断，导致轴的锁紧失效。

图2 梨形挡板简图

1.3 单孔轴套

单孔轴套如图3所示，轴套装入轴的固定端，其上的径向孔与轴的径向孔对准，然后用螺栓贯穿轴和轴套的径向孔进行紧固，依靠轴套与安装座平面之间的接触限制轴的轴向移动，但摩擦力会使轴随着旋转部件而旋转。

图3 单孔轴套简图

1.4 圆形轴端压环

圆形轴端压环如下页图4所示，压环的内孔压在轴的轴肩上，压环用螺栓紧固在安装座上。这种结构需要在轴的两端同时采用该结构才能进行轴向移动的限制，不能进行轴的旋转限制。

图4 圆形轴端压环简图

2 平衡轴受力分析

当起重机或小车做稳定状态的纵向或横向运动时，车轮的轮缘将起到导向的作用，导向的反作用将会对起重机产生水平侧向载荷。若起重机采用多车轮支撑，水平侧向载荷将首先会传递到多车轮的支撑的平衡轴上，如图5所示。这就要求轴的固定装置能够承受平衡轴传递的轴向水平力。

图5 平衡轴受力分析简图

起重机正常工作时，起重机自重和起吊重物带来的压力会通过平衡轴传递到车轮上，此时平衡轴仅受压力，轴端固定装置不受力；当多车轮平衡架在安装或检修时，由于多车轮平衡架和平衡架支撑是分开的，多车轮平衡架和平衡轴本身产生的重力是向下的，这部分的力需要轴的固定装置来承受，也就是要求轴的固定装置能够承受拉力，而不承受压力。

3 轴端固定装置的设计

平衡架支撑和多车轮平衡架分别加工有半圆环状凹槽，卡环安装在平衡架支撑和多车轮平衡架共同组成的环形槽中，用于将平衡架支撑和多车轮平衡架组成一个整体，在安装检修时，卡环能够承受多车轮平衡架和平衡轴产生的重力；两个半圆环挡板首先作为一个整体进行加工，圆环挡板上加工有螺纹孔；平衡轴的轴面开设有环形槽，这种环槽式平衡轴在安装时没有方向性，平衡轴就位后即可直接卡入两个半圆环挡板；轴端固定环上加工有圆孔，套装在平衡轴上；螺栓垫圈将轴端固定环和两个半圆环挡板固定在一起，可以防止半圆环挡板掉落；半圆环挡板安装在平衡轴两端的环形槽中，既可以实现销轴的轴挡固定，又可以防止卡环的水平窜动；两个半圆环挡板组成圆环挡板可以均匀地承受轴向载荷，而不会由于受力不均匀而导致轴的锁紧失效，见图6。

图6 平衡轴轴端固定装置简图

4 结语

该轴端固定装置能够承受较大的轴向载荷和向下的径向载荷，其具有结构简单、加工安装拆卸方便、投资小、安全性高等的优点，改变了轴端固定的结构形式，可以广泛应用到各个行业中，值得推广应用。