秦皇島港取料機(jī)油缸鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)加固與修復(fù)

郭勤先

【摘 要】取料機(jī)在工作中尾部配重俯仰油缸下鉸點(diǎn)支座梁一側(cè)失穩(wěn)壓潰，對失穩(wěn)鋼結(jié)構(gòu)原地進(jìn)行加固，從作業(yè)區(qū)域移動至維修區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；加固；修復(fù)

一、前言

秦皇島港股份有限公司第七港務(wù)公司5號取料機(jī)正常取料作業(yè)中，尾部配重俯仰油缸下鉸點(diǎn)支座梁一側(cè)失穩(wěn)壓潰，懸臂斗輪搭在煤垛上，在煤垛對大臂斗輪的支撐下暫時平衡了被壓潰一側(cè)油缸的支撐力。為了防止事態(tài)擴(kuò)大，首先將取料機(jī)原地實(shí)施加固支撐，將工藝撐桿焊接在配重架與A字架之間，然后移出取料機(jī)至維修工位，將變形斷裂的梁、柱拆除重新制作安裝，并對配重絞點(diǎn)進(jìn)行更換，最后對原來壓潰的部位進(jìn)行加固。

二、技術(shù)方案可行性計(jì)算分析

俯仰單側(cè)油缸支撐梁失穩(wěn)，用工藝支撐代替油缸焊接在配重架與A字架之間進(jìn)行加固，首先要對取料機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算出油缸的受力情況，了解油缸處工藝支撐是受拉力還是受壓力，計(jì)算出力的大小，還要校核工藝支撐的穩(wěn)定性。

如圖2所示，取料機(jī)以目前圖示位置擱淺，我們需要在這種情況下進(jìn)行受力分析計(jì)算，首先需要估算合成重心。

下面以斗輪及懸臂為例進(jìn)行重心位置計(jì)算：如下圖所示，斗輪重量G1=45t，重心位置近似為斗輪幾何中心，懸臂重心位置在懸臂中間略靠近絞點(diǎn)一側(cè)，重量G2=165t。假設(shè)斗輪X、Y方向力臂為x1，y1；懸臂X、Y方向力臂為x2，y2；

x1+x2=24246 ；G1*x1= G2*x2

y1+y2=2479 ；G1*y1= G2*y2

計(jì)算得出：x1=19050，y2=19047。

計(jì)算出的坐標(biāo)位置為斗輪與懸臂的合重心位置，同理可以計(jì)算出配重三角架與配重的合重心，不再一一計(jì)算。

圖2為取料機(jī)主要部件的重心位置及力矩圖，根據(jù)力矩平衡原理對絞點(diǎn)a點(diǎn)列轉(zhuǎn)矩方程，假設(shè)順時針為正，L1、L2分別為懸臂（斗輪）和拉桿的力矩，可以求出拉桿拉力F。

F*L2-G*L1=0；

已知：L1=27526，L2=14384，G=210；

得出拉桿所受拉力：F=402t

對絞點(diǎn)b列轉(zhuǎn)矩方程，可以計(jì)算出撐桿所受的力F撐，假設(shè)順時針為正，L拉、L撐、L重分別為拉桿、撐桿、配重的力臂，F(xiàn)為拉桿拉力、G”為配重架重力。

G”*L重-F拉*L拉+F撐*L撐=0；

已知：L拉=12486，L撐=4138，L重=10278，F(xiàn)=402t，G”=460t。

得出F撐=70t，所以此桿件受壓，需要校核壓桿的穩(wěn)定性。

已知：壓桿壓力為70t，φ219管壁厚16mm，長度6000mm，材質(zhì)為Q235B，材料的許用應(yīng)力[σ]=170MPa

利用STAAD.PRO軟件進(jìn)行分析

管臨界應(yīng)力σ=64.8855Mpa<[σ]=170MPa，壓桿的穩(wěn)定性滿足條件。

三、結(jié)構(gòu)修復(fù)

（一）鋼結(jié)構(gòu)檢測、液壓系統(tǒng)檢測

1）對取料機(jī)俯仰系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)和焊縫進(jìn)行全方位檢查，打磨焊縫，超聲波探傷檢查焊縫是否有開裂現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)梁、柱、拉桿是否有變形、各絞點(diǎn)位置是否有卡阻現(xiàn)象。

2）檢查油缸泄漏、液壓鎖是否完好，液壓元件是否安全有效。

（二）加固取料機(jī)俯仰系統(tǒng)

1）油缸液壓鎖鎖住。對取料機(jī)左右2油缸位置梁柱進(jìn)行加固處理，防止臂架下沉，事故進(jìn)一步擴(kuò)大；

2）用φ219厚壁管代替受損油缸，將三角架主梁與A字架斜柱焊接連接，未受損油缸下絞點(diǎn)支座梁和柱用250工字鋼斜拉焊接加固。

（三）拆除受損油缸并移出取料機(jī)

1）利用高空車在油缸上鉸點(diǎn)處焊接頂銷軸胎具，油缸泄壓，用200噸液壓千斤頂拆卸油缸上銷軸，下鉸點(diǎn)連同支座氣割拆除，90噸吊車吊下油缸。

2）取料機(jī)尾部配重站90噸吊車桿長36米，回轉(zhuǎn)半徑18米，負(fù)荷5噸。

3）清理取料機(jī)斗輪下方的煤炭，清理出夠取料機(jī)旋轉(zhuǎn)的通道，旋轉(zhuǎn)取料機(jī)移出煤垛，移出后的取料機(jī)向西行走至維修區(qū)域。

（四）支撐配重

1）清理維修部位場地，臂架和配重三角架下方留出支撐架、吊車站位和運(yùn)輸車輛通道，并預(yù)留出20-30米安全區(qū)域，設(shè)置警戒標(biāo)識。

2）將取料機(jī)移到指定位置，測量懸臂放平時配重箱下平面的高度，使此高度值等于支撐架高度加圓弧支座高度加油鎬高度之和，測量配重箱此時俯視投影位置，確定支架安放位置，并在地面做標(biāo)記。

3）移開取料機(jī)，將組裝好的配重支撐架豎直后安放在標(biāo)記好的位置。支撐架頂部放置兩臺300噸千斤頂和2個圓弧支座，取料機(jī)開回到指定位置，2臺150噸吊車配合使配重位于支架的正上方，吊車抬懸臂使配重向下慢慢靠近支撐架支座。同時頂升300噸油鎬，圓弧支座與配重圓筒緊密接觸后焊接固定。

（五）支撐加固臂架

1）焊接回轉(zhuǎn)止擋和大車行走止擋，取料機(jī)斷電，俯仰油缸泄壓。50噸吊車和高空車配合焊接臨時撐桿（如圖6），防止拉桿結(jié)構(gòu)下垂。

2）斗輪后側(cè)和臂架中部各安放一組臂架支撐工裝，用90噸吊車、50噸吊車及叉車配合將支撐架安放到位。支撐架上放置200噸千斤頂將臂架頂起。

（六）更換配重三角架上鉸點(diǎn)

1）搭建平臺并焊接頂銷軸用胎具，在頂部絞點(diǎn)處搭建平臺并焊接頂升胎具。

2）拆除頂部鉸點(diǎn)，同時頂升臂架頭部200噸油鎬，直至消除配重拉桿拉力，拉桿向下垂連接點(diǎn)彎曲后停止頂升。如圖7所示位置50噸吊拉桿1，150噸吊車吊拉桿2、90噸吊車吊銷軸，并配合200噸油鎬將銷軸頂出。

3）更換絞點(diǎn)銅套，用150噸吊車將拉桿吊離配重三角架，用胎具將絞點(diǎn)銅套頂出，利用液氮冷卻安裝新銅套。利用三臺吊車配合安裝新絞點(diǎn)銷軸，安裝完成后拆除頂升胎具及臨時連接板等。

（七）拆除變形斷裂的梁柱，更換配重三角架部分扭曲變形的桿件

1）90噸吊車配合拆除之前受損油缸絞點(diǎn)附件加固用的支撐圓管。焊接和切割部位打磨光滑。拆除右側(cè)油缸附近變形、斷裂的梁柱，氣割點(diǎn)打磨平整。

2）氣割拆除注意保留結(jié)構(gòu)部分完好，焊接和切割部位打磨光滑。按要求拼接桿件支撐，按焊接工藝要求施焊，焊縫100%UT探傷。

（八）油缸絞點(diǎn)支座梁、柱現(xiàn)場安裝

1）吊裝新制作的油缸絞點(diǎn)支座梁、柱，由90噸吊車配合安裝就位。經(jīng)緯儀測量保證兩個油缸下絞點(diǎn)支座孔同軸度。

2）箱型梁拼接時上下翼板和左右腹板對接焊縫不得在同一截面，焊縫相差200mm以上，開坡口焊接。

3）將油缸底座立梁和橫拉梁焊接三角筋板加固。各結(jié)構(gòu)點(diǎn)焊牢固后按焊接工藝要求施焊，焊接焊縫100%UT探傷。

（九）安裝油缸和恢復(fù)液壓系統(tǒng)

1）安裝油缸：用90噸吊車吊油缸，油缸鉸點(diǎn)支座處焊接壓裝胎具，用千斤頂將油缸上、下鉸點(diǎn)銷軸頂入，安裝到位。

2）檢查恢復(fù)液壓系統(tǒng)，確保各管路和閥體完好暢通。

3.10檢查試車：

臂架俯仰動作不得有異響、卡滯和異常振動現(xiàn)象。

四、結(jié)語

俯仰油缸支座及更換的三角架上鉸點(diǎn)現(xiàn)場使用狀況良好，未發(fā)現(xiàn)異常情況。5取修復(fù)過程中一些技術(shù)與方法通過借鑒與轉(zhuǎn)化已經(jīng)應(yīng)用于黃驊港取料機(jī)及堆取料機(jī)鉸點(diǎn)軸承更換方案中。

【參考文獻(xiàn)】

[1] GB 50661-2011 鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范