橋式起重機(jī)主梁下?lián)显蚍治黾皯?yīng)對(duì)對(duì)策

龔徐科 繆秋祥

（寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，浙江 寧波 315048）

橋式起重機(jī)由于具有起重量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、使用效率高等特點(diǎn)，正越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工礦企業(yè)中。在實(shí)際使用過(guò)程中，起重機(jī)主梁起到了非常重要的作用，它不僅使起重機(jī)小車沿著一定的軌跡運(yùn)行，同時(shí)也起到了起重機(jī)承重和傳力機(jī)構(gòu)的作用。當(dāng)小車沿主梁軌道運(yùn)行時(shí)，起重機(jī)吊運(yùn)載荷和小車自重通過(guò)小車車輪和小車軌道傳遞給主梁，主梁又通過(guò)橋架結(jié)構(gòu)、大車車輪和大車軌道將這些載荷與起重機(jī)自重傳遞給廠房承重結(jié)構(gòu)。因此，由于不合理使用造成的主梁變形對(duì)起重機(jī)的安全運(yùn)行有著舉足輕重的影響。正確分析造成主梁下?lián)系母鞣N因素及后果，及時(shí)采取有效的矯正措施，對(duì)橋式起重機(jī)的安全運(yùn)行起著非常關(guān)鍵的作用。

1 影響主梁下?lián)系脑?/h2>

1.1 超載使用的影響

由于橋式起重所吊貨物的不確定性，在實(shí)際使用過(guò)程中極容易造成超載，這也是造成起重機(jī)主梁下?lián)系闹匾蛑?。大量的?shí)踐證明，長(zhǎng)時(shí)間的靜力超載是造成起重機(jī)主梁下?lián)系闹饕?。因此在使用過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格防止將超重貨物長(zhǎng)時(shí)間懸吊于起重機(jī)主梁下，同時(shí)在起重機(jī)不工作時(shí)應(yīng)當(dāng)把小車開(kāi)到起重機(jī)的兩端，以便減少小車自重對(duì)起重機(jī)主梁產(chǎn)生的不利影響。

1.2 主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力的影響

主梁的箱形結(jié)構(gòu)是一種超靜定焊接結(jié)構(gòu)，在主梁的制作過(guò)程中，存在著大量的焊接過(guò)程，這些焊接造成了焊縫及其附近熱影響區(qū)金屬的收縮，從而產(chǎn)生了大量的殘余應(yīng)力。當(dāng)殘余應(yīng)力和工作應(yīng)力疊加在一起并超過(guò)主梁材料的屈服極限時(shí)就會(huì)導(dǎo)致主梁的嚴(yán)重塑性變形。另一方面，由于自然時(shí)效效應(yīng)的影響，存在于箱形主梁結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力也會(huì)逐步消失，并由此導(dǎo)至主梁出現(xiàn)永久變形，從而使主梁上拱度減小或產(chǎn)生下?lián)稀?/p>

1.3 高溫工作環(huán)境的影響

在高溫場(chǎng)合使用的橋式起重機(jī)，由于其所處工作環(huán)境的因素，主梁長(zhǎng)期受到高溫輻射的影響，使主梁上下蓋板間產(chǎn)生了一定程度的溫度應(yīng)力，并降低了金屬材料的屈服極限。一方面由于主梁上、下蓋板受熱程度不同，下蓋板的輻射溫度比上蓋板的輻射溫度要高出很多，因此下蓋板的伸長(zhǎng)量比上蓋板要大很多，從而導(dǎo)致主梁向下彎曲；另一方面主梁的工作應(yīng)力和溫度應(yīng)力相疊加后會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)材料的屈服極限，并最終導(dǎo)至主梁下?lián)稀?/p>

1.4 各種氣割、焊接對(duì)主梁下?lián)系挠绊?/h3>

在主梁上蓋板上進(jìn)行各種焊接和氣焊操作時(shí)會(huì)使主梁向下彎曲，當(dāng)在走臺(tái)側(cè)進(jìn)行上述操作時(shí)，則會(huì)使主梁向內(nèi)旁彎，所以我們應(yīng)盡量減少在主梁金屬結(jié)構(gòu)上的各種氣割和焊接操作。如重新調(diào)整小車軌道時(shí)，，不應(yīng)用氣割的方法去除壓板，而應(yīng)用鏟子鏟下壓板，焊接無(wú)法避免時(shí)應(yīng)采取適合措施防止主梁產(chǎn)生變形。

1.5 起重機(jī)不合理存放、吊裝

由于起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)比較龐大，存放、吊裝時(shí)引起的彈性變形量也很大，一旦彈性變形超過(guò)塑性變形區(qū)，就會(huì)引起橋架的永久變形。通過(guò)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，由于制造場(chǎng)地的限制，許多新起重機(jī)主梁在制造過(guò)程中被隨處安放，且沒(méi)有采取一定措施防止橋架變形；有些新起重機(jī)主梁在吊裝過(guò)程中，由于吊裝方法過(guò)于簡(jiǎn)單沒(méi)有考慮到橋架重心和各種受力情況，采取野蠻施工的方法。這些都是引起起重機(jī)主梁產(chǎn)生下?lián)系脑颉?/p>

2 主梁下?lián)系奈：?/h2>

2.1 對(duì)小車運(yùn)行的影響

當(dāng)主梁出現(xiàn)永久下?lián)献冃危⒃谒骄€下時(shí)，小車軌道會(huì)產(chǎn)生一定坡度，從而影響小車的正常運(yùn)行。當(dāng)小車由中間向兩端運(yùn)行時(shí)，由于爬坡現(xiàn)象造成了運(yùn)行阻力的加大，增加了電機(jī)負(fù)載，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龎碾姍C(jī)；當(dāng)小車由端部向中間運(yùn)行時(shí)，由于重力加速度的影響將出現(xiàn)“溜車”、速度失控和小車就位精度的降低等現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。當(dāng)小車滿載運(yùn)行時(shí)上述影響會(huì)更加明顯。

2.2 對(duì)大車運(yùn)行的影響

特別是對(duì)于大車驅(qū)動(dòng)方式采用集中驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)，由于傳動(dòng)軸通過(guò)軸承固定在主梁上，當(dāng)主梁下?lián)蠒r(shí)傳動(dòng)軸也會(huì)跟著下移，并最終造成傳動(dòng)軸彎曲。當(dāng)傳動(dòng)軸彎曲到一定程度時(shí)，就會(huì)引起聯(lián)軸器斷齒、連接螺栓斷裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成傳動(dòng)軸被扭斷。

2.3 對(duì)小車的影響

當(dāng)兩根主梁的下?lián)铣潭炔煌瑫r(shí)，小車軌道將不在同一個(gè)平面內(nèi)，這時(shí)小車的四個(gè)車輪無(wú)法同時(shí)與軌道相接觸，從而形成小車“三條腿”現(xiàn)象。在主梁下?lián)系耐瑫r(shí)主梁也會(huì)逐漸向內(nèi)彎曲，這時(shí)小車軌距會(huì)逐漸減少，當(dāng)軌距減小到一定程度時(shí)，外側(cè)單輪緣小車將會(huì)造成脫軌，雙輪緣小車會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中的夾軌現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)車輪爬出軌道的情況。

2.4 對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的影響

當(dāng)主梁出現(xiàn)永久變形并直接導(dǎo)致嚴(yán)重下?lián)蠒r(shí)，分布在主梁腹板和下蓋板的受拉區(qū)的應(yīng)力往往已達(dá)到材料的屈服極限，這時(shí)主粱下蓋板和腹板附近特別是對(duì)接焊縫附近將出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂、脫焊等現(xiàn)象，隨著裂縫的擴(kuò)展最后導(dǎo)致起重機(jī)不能正常使用。

3 主梁變形的矯正方法

目前，主梁變形的矯正方法有很多，比較常用的方法有“火焰矯正法”、“預(yù)應(yīng)力法”、“重復(fù)施焊法”、“截?cái)喾ā奔啊熬植壳袎|法”等，具體采用什么方法，要根據(jù)實(shí)際情況而定，不能千篇一律，因此我們只有認(rèn)真分析各種矯正方法的特點(diǎn)、綜合各方面的因素，合理選擇矯正施工方案，才能取得較為理想的矯正效果，使起重機(jī)繼續(xù)發(fā)揮“余熱”。

3.1 火焰矯正法

火焰矯正法是我們經(jīng)常采用的一種主梁矯正方法，其基本原理就是在主梁金屬結(jié)構(gòu)上采用局部加熱方法，并達(dá)到一定的溫度，使主梁金屬結(jié)構(gòu)的某些部位被“塑性壓縮”，當(dāng)冷卻到常溫以后，殘余的局部收縮應(yīng)力就會(huì)起作用，從而達(dá)到矯正主梁變形的目的。上拱度不足或主梁下?lián)蠒r(shí)，可在下蓋板矩形區(qū)及腹板下側(cè)三角形區(qū)進(jìn)行加熱，上翹度不足時(shí)，則應(yīng)在懸臂腹板上側(cè)三角形區(qū)及上蓋板矩形區(qū)進(jìn)行加熱。加熱點(diǎn)的多少、大小及位置，應(yīng)根據(jù)主梁的實(shí)際變形情況而定。在矯正過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

3.1.1 加熱溫度應(yīng)控制在700～800℃之間，加熱溫度既不能太高也不能太低。當(dāng)在上述溫度區(qū)間時(shí)，金屬（低碳鋼）的屈服極限接近于零，金屬的“熱塑性”處于最佳狀態(tài)，能達(dá)到最好的矯正效果。

3.1.2 應(yīng)避免在同一位置重復(fù)加熱。重復(fù)加熱不但會(huì)降低矯正效果，金屬材料的金相組織也會(huì)遭到一定程度的破壞。

3.1.3 不應(yīng)在危險(xiǎn)斷面處進(jìn)行加熱。因?yàn)榻?jīng)過(guò)矯正加熱后，加熱點(diǎn)部位的應(yīng)力會(huì)被加大，相應(yīng)的危險(xiǎn)斷面的極限應(yīng)力也會(huì)達(dá)到最大值，從而使矯正變形失去效果。

3.1.4 加熱點(diǎn)應(yīng)盡量布置在隔板位置處。這樣可以使腹板的波浪變形降至最底。

3.1.5 主梁變形矯正后，主梁應(yīng)采取加固措施。一般加固方法是在主梁跨度范圍內(nèi)下蓋板兩側(cè)用槽鋼加強(qiáng)，槽鋼下面再加一層下蓋板，這樣可以增大主梁截面積，從而達(dá)到增加主梁承載能力的目的。

3.2 預(yù)應(yīng)力法

預(yù)應(yīng)力法也是用得較多的一種主梁矯正方法，它的基本原理，就是在主梁下蓋板兩端接近端梁處焊接幾個(gè)固定支座，用一定的預(yù)應(yīng)力張拉多根筋鋼或鋼絲繩（鋼筋或鋼絲繩數(shù)量及直徑可以通過(guò)計(jì)算主梁截面及跨度等因素來(lái)決定），使主梁持續(xù)受到一個(gè)恒定不變的彎矩（主梁下半部受壓應(yīng)力，上半部受拉應(yīng)力），在這一彎矩的作用下，主梁上拱將逐漸恢復(fù)。主梁恢復(fù)上拱度后，張拉裝置不應(yīng)被拆除，由于主梁在起升載荷時(shí)，由工作產(chǎn)生的壓應(yīng)力恰好與張拉鋼筋的預(yù)應(yīng)力方向完全相反，這樣張拉鋼筋產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力就可以抵消部分由工作產(chǎn)生的壓應(yīng)力，從而進(jìn)一步提高了主梁的承載能力和穩(wěn)定性。由于這種方法操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因此得到了一定程度的應(yīng)用。

3.3 重復(fù)施焊法

重復(fù)施焊法的基本原理，就是采用大電流在主梁焊縫上進(jìn)行重復(fù)施焊，通過(guò)產(chǎn)生的焊接變形來(lái)矯正原變形，從而達(dá)到矯正主梁變形的目的。例如；當(dāng)主梁上拱度不足時(shí)，可在主梁腹板與下蓋板的角焊縫處進(jìn)行重復(fù)施焊，由于焊縫冷卻后會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力使上拱度增大。如水平旁彎過(guò)大時(shí)，則可在上下蓋板與腹板凸面的角焊縫處進(jìn)行重復(fù)施焊，從而達(dá)到減小水平旁彎的目的。重復(fù)施焊的電流和長(zhǎng)度，要根據(jù)實(shí)際主梁的變形程度而定，避免超過(guò)，否則需再反向矯正。

多年的實(shí)際應(yīng)用證明，采用這種方法進(jìn)行矯正效果最好，矯正后的主梁變形平滑，外觀質(zhì)量較高，特別是新制造主梁的矯正最適合此種方法，如上拱度和上翹度的矯正、水平旁彎的矯正以及橋式起重機(jī)兩片主梁同一截面高低差偏大的矯正等。重復(fù)施焊法在實(shí)際操作中具有實(shí)用、快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些不足之處，如在某處有較大硬彎時(shí)，往往達(dá)不到預(yù)期的效果，又如長(zhǎng)期使用的，且主梁剛性又不足，變形量較大時(shí)，這種方法不適用。

3.4 其它矯正方法

除了上面介紹的三種矯正方法之外，還有截?cái)喾?，局部加墊法等，除特殊情況之外，一般不推薦使用，因此，這里不再詳細(xì)介紹。

結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，橋式起重機(jī)已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各部門。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐得出：雖然橋式起重機(jī)主梁變形對(duì)生產(chǎn)存在著很大的危害，但只要查找到變形產(chǎn)生的根本原因且能夠及時(shí)采取一定的措施對(duì)主梁變形進(jìn)行矯正，定期檢測(cè)，合理維修，就能大大降低設(shè)備以及人身事故的發(fā)生，降低備品備件的消耗，更好的保持設(shè)備的完好率，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。

[1]陳娟.橋式起重機(jī)的主梁變形及修復(fù)[J].化工設(shè)備與防腐蝕，2002，5（5）.

[2]吳安福.橋式起重機(jī)主梁下?lián)献冃蔚臋z驗(yàn)及修復(fù)[J].科技與研討，2002，12（6）.