輪胎吊大車平衡梁開裂成因及防控分析

李荔，汪永生

(上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125)

隨著我國的港口建設(shè)速度越來越快，港口的吞吐量增加，在這種情況下，港口大型機(jī)械設(shè)備也得到了更有效的利用，促進(jìn)了港口的發(fā)展。輪胎吊大車是當(dāng)前我國港口比較常用的機(jī)械設(shè)備，其使用質(zhì)量直接影響著港口的發(fā)展。在使用的過程中，輪胎吊大車平衡梁開裂的問題卻時(shí)常出現(xiàn)，影響其正常使用，還帶來了一些安全隱患，給工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全也帶來了威脅。因此，在當(dāng)前的港口建設(shè)發(fā)展過程中，需要加強(qiáng)對輪胎吊大車平衡梁開裂問題的預(yù)防和控制。

1 輪胎吊大車平衡梁開裂的成因

1.1 設(shè)計(jì)問題

（1）設(shè)計(jì)選材不合理。當(dāng)前我國很多港口使用的輪胎吊大車平衡梁，之所以會(huì)出現(xiàn)裂紋，很大原因是由于其銷軸連接方式和整張鋼板安裝方式設(shè)計(jì)不合理。另外其結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件或鋼板的厚度等參數(shù)的變化，也容易導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。而這些問題歸根結(jié)底，是由于其平衡梁設(shè)計(jì)和材料選擇的不合理。

（2）平衡梁自身強(qiáng)度不足。輪胎吊大車在使用的過程中，導(dǎo)致平衡梁開裂的一個(gè)重要原因是其自身的強(qiáng)度不足，平衡梁自身的強(qiáng)度和性能，直接影響其質(zhì)量和使用效率，平衡梁鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不足，就會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)整體的受力情況不均勻，焊接位置的應(yīng)力過高，在使用的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊縫開裂或斷裂的問題，從而引發(fā)平衡梁開裂。

1.2 使用問題

輪胎吊大車在使用的過程中，如果具體的使用環(huán)境不合理，或者在其使用的過程中相關(guān)操作不規(guī)范，也很容易會(huì)導(dǎo)致平衡梁開裂問題。

（1）輪胎吊大車跑道梁異常。一般來說，輪胎吊大車在使用的過程中，其平衡梁與跑道梁之間有著很大聯(lián)系，如果輪胎吊大車在平地或其規(guī)定坡度范圍內(nèi)進(jìn)行行駛，那么在使用的過程中，即使出現(xiàn)了急停故障也能夠有效緩沖，但是一旦其行走的方向上坡度較大或存在臺(tái)階等極不平整的地面，在平衡梁維持不變的情況下，其平衡梁下方的兩塊焊接機(jī)械等板塊，會(huì)不斷與平衡梁發(fā)生接觸和撞擊，這時(shí)就會(huì)對平衡梁產(chǎn)生很大的沖擊，且這種沖擊無法被緩沖，長此以往，就會(huì)導(dǎo)致被撞擊的位置出現(xiàn)裂紋。

（2）電機(jī)速度控制不合理。輪胎吊大車屬于一種比較復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，其內(nèi)部的控制系統(tǒng)也比較復(fù)雜，機(jī)構(gòu)的運(yùn)行影響因素繁多，尤其是控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜。輪胎吊大車在運(yùn)行的過程中，如果電機(jī)采用開環(huán)式的控制方法，電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)受到電壓、電流影響，其具體的精度和反應(yīng)速度會(huì)比較慢，這會(huì)使得輪胎吊大車在行駛的過程中，很容易受到地形和和風(fēng)速的影響，出現(xiàn)強(qiáng)烈扭擺和振動(dòng)。而且在這種開關(guān)控制系統(tǒng)下，一旦出現(xiàn)了故障，其反應(yīng)的速度和響應(yīng)速度也會(huì)比較慢。

（3）變頻器和大車參數(shù)不合理。大車電機(jī)在啟動(dòng)的過程中，其具體的轉(zhuǎn)矩會(huì)發(fā)生改變，而大車變頻器的加速時(shí)間，又能夠被其速度變化帶來很大影響，進(jìn)而影響支腿受力情況，使得大車在啟動(dòng)和停止的過程中，減速時(shí)間過短，使得大車的行走機(jī)械結(jié)構(gòu)，在該過程中受到較大沖擊，長此以往，造成平衡梁開裂。

（4）大車制動(dòng)程序故障。大車制動(dòng)程序的運(yùn)行情況也會(huì)影響到平衡梁，如果大車的驅(qū)動(dòng)程序參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)使得大車出現(xiàn)緊急制動(dòng)的情況。在這種情況下，大車的平衡梁會(huì)受到較大的沖擊，進(jìn)而引發(fā)開裂問題。

（5）大車糾偏給定值不合理。目前很多的輪胎吊大車，在使用的過程中，采用與起升共用變頻器的形式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過調(diào)整孩子單側(cè)大車附加給定來調(diào)整糾偏，這樣的單側(cè)調(diào)整方法，會(huì)使得糾偏值的大小容易受到速度影響，使得大車在行駛的過程中，由于糾偏造成晃動(dòng)，給平衡梁造成沖擊。

2 輪胎吊大車平衡梁開裂問題的防控措施

2.1 優(yōu)化平衡梁設(shè)計(jì)

（1）合理進(jìn)行設(shè)計(jì)和選材。當(dāng)前輪胎吊大車平衡梁開裂的這一個(gè)重要自身問題是設(shè)計(jì)和選材不合理，因此必須要對其進(jìn)行優(yōu)化，要合理調(diào)整平衡梁的參數(shù)，優(yōu)化銷軸連接方式和鋼板的安裝方式，并合理控制構(gòu)件和鋼板的具體參數(shù)，在設(shè)計(jì)的過程中，從眾多的材料中選擇出性能和質(zhì)量最滿足使用要求的材料，保證平衡梁的具體參數(shù)滿足使用要求。

（2）加強(qiáng)平衡梁鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。平衡梁鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，對于其質(zhì)量有著很大影響，所以可以通過提升平衡梁鋼構(gòu)強(qiáng)度和進(jìn)行升級(jí)加固的方法，提高平衡梁的性能。比如說可以通過增加平衡，梁鋼扣圓管的壁厚，并采用焊縫包角的方式，加強(qiáng)焊接處位置的應(yīng)力釋放，從而提高平衡梁鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、可塑性和焊接性。另外，在此基礎(chǔ)上，還可以在平衡梁鋼構(gòu)的外部，利用均勻分布的肋板電焊進(jìn)行升級(jí)加固。

2.2 優(yōu)化設(shè)備使用

（1）消除跑道梁異常狀態(tài)。上文已經(jīng)提到，大車使用過程中的路面情況，以及大車在行駛過程中的平衡梁機(jī)械擋塊，會(huì)對平衡梁的質(zhì)量造成很大影響，因此想要防止開裂問題的發(fā)生，首先就需要消除跑道梁的異常狀態(tài)。在使用輪胎吊大車時(shí)，需要先對其周圍的使用環(huán)境進(jìn)行考察，避免行駛過較大的臺(tái)階或較大的坡度，而且在平時(shí)還需要由專門的維修人員，加強(qiáng)對平衡梁上方機(jī)械擋塊的受撞擊情況檢查。

（2）進(jìn)行電機(jī)速度閉環(huán)控制。在輪胎吊大車的行駛過程中，如果采用閉環(huán)控制的方式控制電機(jī)速度，就能夠有效增加大車的行駛時(shí)間，提高其速度的精度和機(jī)械構(gòu)件的響應(yīng)速度，保證其運(yùn)行過程的平穩(wěn)性。閉環(huán)控制系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，能夠接觸編碼器，直接測量轉(zhuǎn)子的位置和速度，所以其速度精度和響應(yīng)會(huì)更快，運(yùn)行也更加平穩(wěn)，制動(dòng)器的工作狀態(tài)也能夠得到保障。

（3）合理調(diào)整變頻器和大車參數(shù)。輪胎吊大車的電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，轉(zhuǎn)矩會(huì)增加，在啟動(dòng)之后，轉(zhuǎn)矩會(huì)保持恒速進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在啟動(dòng)的過程中，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩增大，會(huì)對支腿產(chǎn)生較大的推力，這會(huì)影響到其相關(guān)其他結(jié)構(gòu)，自然也會(huì)對平衡梁產(chǎn)生影響。所以可以在一起動(dòng)的過程中，適當(dāng)增加大車變頻器的加速時(shí)間，使支腿在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)承受過大的推力，其啟動(dòng)和停止時(shí)，所用的時(shí)間都會(huì)延長，這樣相關(guān)的機(jī)械構(gòu)件對平衡梁產(chǎn)生的沖擊就會(huì)減小。因此大車在實(shí)際運(yùn)行的過程中，需要根據(jù)其實(shí)際的波形圖，設(shè)置好加減速的時(shí)間，盡量增加加速和減速所用的時(shí)間。另外，大車在使用的過程中，變頻器的參數(shù)還會(huì)受到其他構(gòu)件因素的影響，使得變頻器的參數(shù)實(shí)際應(yīng)用效果發(fā)生偏差，因此在對大車的變頻器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要綜合考慮到大車的實(shí)際使用情況，以及其他構(gòu)件的運(yùn)行情況，保證電機(jī)在啟動(dòng)和制動(dòng)的過程中速度能夠平緩變化。

（4）加強(qiáng)制動(dòng)程序檢查。大車在運(yùn)行的過程中，制動(dòng)程序的故障會(huì)引發(fā)高速制動(dòng)問題，使得大車在使用的過程中出現(xiàn)急停故障，進(jìn)而給平衡梁造成巨大的沖擊。因此大車在使用的過程中，可以適當(dāng)引進(jìn)制動(dòng)力矩可變的智能制動(dòng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)制動(dòng)器。這種智能制動(dòng)器在使用之前先要對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，尤其是要檢查邏輯和零速域值，保證大車在使用時(shí)能夠平穩(wěn)制動(dòng)。另外，為了保證制動(dòng)的平穩(wěn)性，還可以通過電磁制動(dòng)器對制動(dòng)的時(shí)間進(jìn)行控制，利用摩擦生熱的方法，有效消除緊急制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊和過載荷。

（5）調(diào)整大車糾偏給定值。大車的單側(cè)糾偏給定調(diào)整方法在使用的過程中，其具體的糾偏效果會(huì)受到車速的直接影響，很容易引起轉(zhuǎn)矩突變，造成車輛晃動(dòng)。所以需要對糾偏給定程序進(jìn)行更改，不斷調(diào)整線斜率，優(yōu)化大車的糾偏性能，提高大車運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性。

3 結(jié)語

輪胎吊大車是我國港口建設(shè)和使用過程中，應(yīng)用極為普遍的一種大型機(jī)械設(shè)備，這種輪胎吊大車，在使用的過程中，平衡梁是其中十分關(guān)鍵的構(gòu)件，平衡梁的質(zhì)量直接影響著其正常使用和使用安全。但是輪胎吊大車在使用的過程中，由于其自身設(shè)計(jì)不合理或使用不規(guī)范等原因出現(xiàn)開裂問題，使平衡梁上出現(xiàn)裂紋，影響平衡梁的性能，進(jìn)而影響到輪胎吊大車的正常使用。因此輪胎吊大車在使用的過程中，需要針對平衡梁開裂問題的具體原因，采取針對性的措施，進(jìn)行有效的預(yù)防和控制，盡量減少開裂問題的發(fā)生，有效保證輪胎吊大車的使用質(zhì)量和安全。