橋式抓斗卸船機(jī)短軌焊縫頻繁開裂的原因分析和解決方法

趙偉

摘 要：橋式抓斗卸船機(jī)廣泛適用于中、小港口卸船或發(fā)電廠碼頭船舶的卸礦作業(yè)，具有速度快、效率高的特點(diǎn)。它通過主小車將滿載貨物的抓斗由貨艙運(yùn)行至漏斗放料，然后再將抓斗運(yùn)行至貨艙上方抓取貨物。卸船機(jī)大梁承軌梁上鋪設(shè)有小車軌道，供主小車運(yùn)行。主小車在小車軌道上做著往復(fù)變載的加減速運(yùn)動(dòng)，對(duì)小車軌道要求很高。若小車軌道出現(xiàn)問題，不但影響小車的平穩(wěn)運(yùn)行，而且對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成較大的沖擊，造成極大的安全隱患。該文對(duì)橋式抓斗卸船機(jī)小車軌道使用過程中最常見的短軌焊縫開裂問題做出了分析，并針對(duì)此問題提出了解決的方案，保證小車機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)和安全。

關(guān)鍵字： 橋式卸船機(jī) 小車軌道 短軌 軌道墊板

中圖分類號(hào)：U653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（c）-0066-01

1 橋式抓斗卸船機(jī)短軌焊縫頻繁開裂的原因分析

抓斗卸船機(jī)主小車軌道鋪設(shè)在卸船機(jī)前后大梁內(nèi)側(cè)的承軌梁上，以供主小車往復(fù)行走，主小車行走軌道全長(zhǎng)86.450 m，由前大梁軌道和后大梁軌道組成，在前后大梁對(duì)接端分別焊接一根短軌，其長(zhǎng)度為1.5 m，短軌底部鋪有不銹鋼軌道墊板，其余直軌道下鋪設(shè)的為復(fù)合橡膠板。

前后大梁兩段軌道在接頭位置焊接短軌有重要的作用，它方便在軌道鋪設(shè)時(shí)對(duì)接頭的定位，最大程度保證軌道接頭配合的精確度，最大限度的減少小車過接縫時(shí)產(chǎn)生的沖擊，另一方面，由于前后大梁軌道較長(zhǎng)，材料為110-Gr，雖然保證了軌道有足夠的硬度但是彈性差、塑性低，使軌道在溫度和沖擊等因素影響下產(chǎn)生伸縮時(shí)，彈性較好的焊接接頭能夠補(bǔ)償這些形變，不至于軌道炸裂，再有，由于短軌在接頭位置所受沖擊較大，容易損壞，短軌更換相對(duì)容易，使該位置維修比較方便。

但該主小車軌道結(jié)構(gòu)在使用中，短軌與直軌的焊接位置出現(xiàn)了焊縫頻繁開裂的情況，針對(duì)此問題，做了以下幾點(diǎn)分析。

（1）道接頭的存在，當(dāng)主小車經(jīng)過接頭時(shí)，必然在接頭位置產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)是由于車輪通過接口處產(chǎn)生變加速運(yùn)動(dòng)引起的。下面對(duì)車輪在軌道接頭處垂直方向上產(chǎn)生的變加速度進(jìn)行分析。設(shè)兩段軌道接頭縫隙寬L，車輪在接頭處運(yùn)動(dòng)垂直方向上將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高度差h，由于車輪通過接縫的時(shí)間很短，在很短的時(shí)間內(nèi)完成小車重心的下落和升起，將產(chǎn)生相當(dāng)大的加速度變化，這樣感到振動(dòng)就比較強(qiáng)烈，它的加速度在接頭中產(chǎn)生了斷點(diǎn)，加速度從一個(gè)方向躍遷到相反的方向，它的效果就相當(dāng)于一次碰撞。

（2）焊接短軌焊接接頭裂縫后，都要對(duì)堆焊后的焊接接頭進(jìn)行打磨，所以，由于頻繁的焊接而造成對(duì)該位置頻繁打磨，使直短軌焊縫位置出現(xiàn)凹面，此凹面影響面積較大，無法進(jìn)行堆焊修復(fù)，當(dāng)主小車經(jīng)過該凹面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間變加速運(yùn)動(dòng)，增加了主小車在該位置對(duì)軌道的沖擊，使軌道在該位置出現(xiàn)明顯的振動(dòng)，這樣更加劇了軌道焊縫的破壞，增加了軌道壓板的負(fù)擔(dān)。

（3）主小車經(jīng)過短軌接頭，直短軌焊縫時(shí)產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，使整個(gè)短軌部分的軌道壓板長(zhǎng)期受到交變應(yīng)力的作用，軌道壓板底座與承軌梁間的焊接面出現(xiàn)金屬疲勞，現(xiàn)場(chǎng)多次出現(xiàn)短軌周圍尤其是短軌接頭軌道壓板底座焊縫開裂和軌道壓板螺栓剪斷的情況，此問題若不及時(shí)處理，脫開的軌道壓板可能會(huì)在作業(yè)過程中從40 m的高空墜落，造成極大的生產(chǎn)安全隱患。

（4）車軌道的短軌部分下側(cè)鋪設(shè)鋼軌道墊板，其余軌道下為復(fù)合橡膠板，兩種軌道墊板的接頭在直短軌焊縫的正下方。在軌道使用初期，因?yàn)閺?fù)合橡膠板的形變大于鋼制短軌墊板，所以在主小車經(jīng)過時(shí)兩軌道墊板對(duì)接面會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)高度差h，小車每次經(jīng)過墊板對(duì)接面都會(huì)產(chǎn)生輕微振蕩，這種振蕩會(huì)直接作用于直短軌焊縫處，隨著小車軌道的使用，復(fù)合橡膠墊板失去彈性產(chǎn)生不可逆的壓縮形變，在端頭下沉，而短軌鋼墊板的壓縮變形很小，這就使墊板接頭處產(chǎn)生了持續(xù)存在的高度差H，使主軌道端頭下側(cè)無支撐，直短軌焊縫開始承受彎距，應(yīng)力集中作用在直短軌焊縫處，造成直短軌焊縫更加頻繁的開裂。

2 橋式抓斗卸船機(jī)短軌焊縫頻繁開裂問題解決的方法

在設(shè)備上，我們針對(duì)短軌和軌道墊板存在的問題，提出以下三點(diǎn)改造措施。

2.1 對(duì)短軌進(jìn)行改造

針對(duì)主軌道在短軌焊縫處由于反復(fù)焊接造成的金屬結(jié)構(gòu)變化和焊縫處出現(xiàn)凹面的情況，我們改變了原有短軌的長(zhǎng)度，用長(zhǎng)2.65 m的長(zhǎng)短軌替換原有短軌，加長(zhǎng)了1.15 m，通過這項(xiàng)改造措施，既剔除了原有直軌在焊接端面金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)平衡受到破壞的部分，又將直軌由于打磨而產(chǎn)生的凹面去掉了，增加了直短軌焊縫的強(qiáng)度，從根本上解決了小車經(jīng)過凹面時(shí)由于變加速度而使焊縫位置震動(dòng)的問題，提高了直短軌焊接位置的使用壽命，并且減少了直軌的使用，避免了對(duì)出現(xiàn)凹面且端面金屬結(jié)構(gòu)破壞的直軌的更換。

2.2 對(duì)短軌墊板進(jìn)行改造

針對(duì)軌道墊板接頭橡膠板端頭下沉產(chǎn)生高度差影響直軌和短軌焊縫的問題，我們采用了長(zhǎng)度為2.95 m的短軌墊板，與長(zhǎng)2.65 m的短軌配合使用，這樣就將直軌和短軌焊縫與墊板接頭錯(cuò)開了30 cm，使焊縫直接坐落在短軌鋼墊板上，保證了軌道焊縫下墊板的剛性，能夠穩(wěn)定的起到支撐作用，避免了墊板端頭下沉對(duì)軌道焊縫的影響，提高了直短軌焊縫的使用壽命。

2.3 軌道壓板整體更新

軌道壓板在主小車軌道的長(zhǎng)期使用后，在頻繁的振動(dòng)和沖擊作用下，各個(gè)軌道壓板尤其是短軌周邊壓板均已出現(xiàn)疲勞損傷，解決壓板疲勞壽命的問題，從根本上解決軌道壓板安全隱患最簡(jiǎn)單有效的方法就是軌道壓板的定期更新。根據(jù)以上判斷，我們將小車軌道壓板進(jìn)行整體更換，在更換前，先將原有的軌道壓板的焊肉處理干凈，然后壓板重新施焊，保證了壓板焊接面的疲勞強(qiáng)度，對(duì)壓板定位塊重新調(diào)節(jié)，保證壓板對(duì)軌道的準(zhǔn)確定位和可靠的固定。

3 結(jié)語

我們經(jīng)過上述三個(gè)方面的改造后，曹妃甸礦石碼頭一期各個(gè)卸船機(jī)小車軌道使用穩(wěn)定，未再發(fā)現(xiàn)小車軌道焊縫開裂和軌道壓板脫落的問題，并且極少發(fā)生小車軌道螺栓剪斷的情況。

通過以上解決方法的使用，大大提高了小車運(yùn)行的穩(wěn)定性和小車軌道的使用可靠性。小車軌道維修需要維修人員在40 m的高空上，站在0.36 m承軌梁的狹小空間處維修，屬于高危維修，這項(xiàng)改造降低了小車軌道維修的次數(shù)，也就是降低了該種高危維修的次數(shù)，從而在一定程度上避免了維修安全事故發(fā)生，具有深遠(yuǎn)的安全意義。

參考文獻(xiàn)

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