王志利 陈彦彬

上海振华重工(集团)股份有限公司

1 引言

起重机采用自行式小车结构形式，小车车轮踏面在起重机运行过程中容易发生磨损。在磨损到一定程度后，会引发起重机振动，增加机构损坏机率，导致接线端子松动引起接触不良，严重时还需要对车轮进行更换，大大增加了起重机的运行维护成本。

2 车轮踏面磨损类型分析

正常的车轮磨损，是车轮踏面轨道之间滚动摩擦造成的疲劳磨损，起重机经过数年的重载运行，随着踏面淬硬层的减薄，以及硬度的逐渐降低，磨损在后期会逐渐加剧。除此之外便是异常磨损，比如异常的起制动、故障紧停导致车轮沿着轨道方向产生滑动而引起的滑动摩擦磨损。其中滚动摩擦磨损的主要原因是车轮与轨道之间的接触表面在运行过程中不断地发生塑性变形，在周期应力的长时间作用下产生疲劳，导致车轮表面出现片状磨屑脱落，属于正常的疲劳磨损。车轮和轨道之间的滑动摩擦属于非正常的，同时又无法避免，且引起的磨损比滚动摩擦磨损大。

2.1 滚动摩擦疲劳损伤

车轮踏面疲劳计算与接触应力有关，根据车轮踏面与轨道顶面的形状，选取点接触应力计算[1]。点接触状态下车轮踏面与轨道顶面类似于椭圆形状，根据赫兹公式，接触应力为：

(1)

式中，a为椭圆长半轴；b为椭圆短半轴。

(2)

(3)

式中，P为车轮轮压；E为弹性模量；γ为泊松比；Σρ为曲率半径之和，Σρ=2/D+1/r；D为车轮直径；r为轨道面曲率半径。

经计算，在起重机车轮直径与轨道曲率半径范围内，ε·η≈1，故最大接触应力可以表示为：