桥式起重机主梁变形的检验分析与处理_机械论文

桥式起重机主梁变形的检验分析与处理

杜强

摘　要: 桥式起重机广泛应用于企业内外仓库、厂房等处。由于起重机长期的载荷作业，会导致起重机的主梁出现下挠、旁弯、主梁腹板波浪变形，甚至断裂，严重时会导致事故的发生。在起重机作业过程中，一旦发生事故，轻者会造成工程停滞，重者则造成机器毁坏、人员伤亡等恶性后果。

关键词:桥式起重机；主梁；变形

前言

桥式起重机在企业生产中有着广泛的应用，社会存量巨大。起重机一般体积和重量都较大，价值较高。起重机使用一段时间后，主梁出现下挠失去安全可靠性和影响使用性能是较为常见的一种现象，必须修理，否则只有报废、更新。某企业有1台15 t/23.5 m双梁式行车起重机,投产于2001年底。2009年经检验,其主梁变形严重,已不能使用。为消除隐患，确保设备的安全运行，维持企业的正常生产，我们对桥式起重机的主梁变形进行了修复加固，取得了令人满意的效果。

1　起重机存在的主要问题

起重机存在的主要问题有:

(1)主梁严重下挠,下挠中心偏离主副梁中心约4.5 m,主动梁和被动梁一拱值曲线如图1和表1所示。

(2)小车满载时爬坡,不能在指定位置制动,并且自行滑动。

(3)大车“啃”轨现象严重,造成大车轮严重磨损。

(4)造成大车减速箱地脚螺丝和联轴器螺丝松动。

(5)造成大车减速箱内齿轮损坏和箱体炸裂。

2　行车起重机主副梁下挠的后果

2．1　对小车运行的影响

主副梁下挠后,小车向两端运行需爬坡,增大了小车运行的阻力,引起小车产生“留车”、“啃轨”等毛病。根据计算,当主梁下挠值达到S/500(S-行车起重机跨距)时,小车阻力增加35%,大大降低小车运行机构寿命,造成机构零件过早损坏,动力消耗增加,严重时烧坏电机。另外小车不能准确停位,降低了起吊作业的准确性,增加了劳动强度,容易引起事故发生。

2．2　对大车运行的影响

主副梁下挠,引起刚度不足,吊车跨距增大,大车运行时容易产生挤轨或“啃”轨现象,造成大车减速箱轴中心与大车轮轴中心,不在同平面上,使得大车减速箱损坏,引起联轴器螺丝容易松动。

2．3　对主梁旁弯和腹板的影响

主梁下挠时常引起向内侧产生的水平旁弯,对称箱形梁主梁水平旁弯在技术条件中规定为X≤S‰,超过这一数值,小车轨距将超差,小车轮会出现“啃”轨和夹轨现象;且小车直行阻力增大,动作迟缓,声音发闷,甚至在大车受到冲击时会引起小车脱轨。经测量,阳极浇铸系统15 t/23。5 m起重机主梁下挠度为-19 mm,如不尽快处理,将对安全、正常生产造成严重影响。

3　起重机主副梁下挠的原因分析

起重机箱体主梁为焊接结构,由焊接产生的残余力和工作应力叠加,可能使结构的局部应力超过屈服极限而使局部产生塑性变形,导致整个主梁产生永久变形;以上属于正常变形,在起重机的设计与制造过程中已考虑。

引起起重机箱形主梁下挠的原因有制造、使用、运输等方面,现仅讨论该起重机在使用方面出现的问题。

3．1　起重机主梁结构内应力的影响

随着使用年限的增长,起重机的主梁的腹板以其纵向中心为界,中心线以上是受拉区,金属受挤压作用,中心线以下是受拉区,金属受拉伸作用,受压区内腹板容易产生波浪式变形而使主梁出现旁弯,同时引起主梁的上拱度变化。当小车在主梁的轨道上往返运行时,在腹板各个部位的45°方向上,时而受到拉伸作用,时而受到压缩作用,腹板内应力交替变化。加速腹板波浪变形的扩大,从而加速了主梁的整体变形。这是主梁上拱度减少的主要原因。

3．2　工作环境温度对行车的影响

起重机主梁是金属结构,若经常处于高温条件下运行,将会造成材料屈服点的降低和产生温度应力,温度应力与其它内应力之和可能超过材料的屈服极限。另外,辐射热使主梁上、下盖板受热不均匀,下盖板的温度大大超过上盖板的温度,下盖板伸长量较大,最终导致主梁的变形。

该吊车主副梁一侧正下方是圆盘浇铸机、熔铅锅,工作时环境温度高,是吊车主梁下挠中心偏移的主要原因。

4　修复主梁上拱度的可行性分析

4．1　主副梁修复方法的确定

对箱形主梁的修复,目前有预应力和火焰矫正两种方法

4．1．1　预应力

即在主副梁下盖板的两端各焊两个支撑座,并穿上拉筋或钢丝绳,利用旋转拉筋或拉绳上的螺母,使其受拉而使主梁产生上拱。此法简单易行,使上拱度容易检查、测量和控制。工厂阳极浇铸系统15 t/23.5 m起重机主副梁下挠不规则,其下挠中心偏离主梁中心,故很难采用预应力法修复主副下挠度。

4．1．2　火焰矫正法

火焰矫正法是对金属的某一变形部位进行加热,利用金属加热后具有的压缩性变形性质,达到矫正变形的目的。但需要把起重机落到地面或立抱杆才能修理,工作周期较长,同时对施工人员的技术及熟练程度要求较高。这是因为在采用火焰矫正时,主梁金属内部受热将产生由多种因素促成的复杂内应力,并具有引起主梁再次下挠的可能性;腹板波浪变形亦不可能全部消除,将成为引起主梁再次下挠的因素;但需说明几点,火焰矫正后加固主梁,并非为了加强起重机桥架的强度和刚度,因为起重机在设计过程中,对强度和刚度均给予了充分的考虑。虑到该吊车主梁下挠中心偏离中心,其原因是由于环境温度偏高所引起,故在主梁下矫正并加固后,应在主梁部沿主梁方向全程铺设隔热层。

4．2　投资修复分析

经初步测算,修复主梁下挠度约需6万元,而设备原值为40万元,故具有修复价值,经济上可行。企业计划有一个月的停产检修时间,而修复该起重机主梁上拱度仅需10 d左右,故在检修期间进行修复,不会影响生产。因此,在时间上是允许的。

5　修复主梁上拱度并加固主梁的工程实施

5.1　测量

将小车开到驾驶室一端,测量主梁水平标高,确定主梁上拱变化曲线。

在主梁的正下方距主梁底板约一人高的位置搭脚手架,同时主梁中心正下方预留2 m宽的空间,便于搭拆金属抱杆。

5.2　安装金属抱杆

在两主梁中心正下方分别安装金属抱杆,在金属抱杆顶部设置50 t千斤顶,如图2所示,根据标准上拱度为1.5‰时确定主梁中心标高位置,用两台100 t千斤顶将主梁中心顶至相应的位置。

5.3　火焰矫正

根据主梁上拱曲线和主梁上拱上盖板带状加热区和相应腹板的“△”加热区,采用间隔加热,如图3所示。即每次加热后要充分冷却,松开千斤顶进行测量。根据测量结果判定增加加热区数量和位置,确保主梁一拱度的变化趋势与理论趋势保持一致。

　要求:(1)主梁一拱度(0.9~1.4)‰S,即21.15~32.9 mm;(2)主梁水平旁弯≤0.5S‰,即11.75mm;(3)两主梁相对高度差≤3 mm。

5.4　主梁、副梁加固

主梁、副梁矫正完成后,加固主梁,即在主梁下盖板表面沿纵向分别焊两根10#槽钢。在两槽钢之间每隔2 m焊接一块15×200×400钢板,使之形成箱体,如图4所示。

在槽钢下面沿主梁纵向分别焊接3×500×20 000的带型钢板。

5.5　重新测量主梁的上拱度和水平旁弯度

修理后主动梁、被动梁上拱值曲线如图5所示,数据列于表2。

修复后,主动梁上拱度为+30 mm,被动梁上拱度为+28 mm,符合(0.9~1.4)‰S要求;主副梁相对高差最大值为2 mm,符合≤3 mm要求;主动梁水平旁弯为+4 mm,被动梁水平旁弯为+3 mm,符合≤0.5S‰。

6　结　论

经检查,实施火焰校正并加固主副梁的结果符合技术要求,达到预期的目标。至此,主副梁的修复工作结束,拆除金属抱杆,整个修复过程完成。节约了大量的设备购置、安装费用。为生产赢得了时间,保证了生产的顺利进行。