探討受損橋式起重機(jī)的檢驗(yàn)

張荊瑩

（天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，天津 300192）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在城市化和工業(yè)化發(fā)展背景下，起重機(jī)這種特種設(shè)備被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域中。橋式起重機(jī)工作運(yùn)行過程中，惡劣的工作環(huán)境以及頻繁的運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)發(fā)生受損失效的現(xiàn)象，不僅影響起重機(jī)的使用壽命，更會(huì)導(dǎo)致重大安全事故的發(fā)生。因此，分析研究橋式起重機(jī)受損失效的原因、檢驗(yàn)的方法及修復(fù)的措施，具有十分重要的意義。

1 橋式起重機(jī)受損的類型及原因分析

橋式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及起重運(yùn)輸中重要的工具和設(shè)備，主要是由橋架、起升機(jī)構(gòu)、小車、大車移行機(jī)構(gòu)、操縱室、小車導(dǎo)電裝置（輔助滑線）以及起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置（主滑線）等部分組成（見圖1）。這種起重機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行中，橋架和小車共同組成了一個(gè)在高空運(yùn)行的矩形工作范圍，這樣就可以在高空進(jìn)行物料的吊運(yùn)，而不會(huì)受到地面其他設(shè)備及物料的阻礙。但在實(shí)際運(yùn)用中，橋式起重機(jī)會(huì)受到天氣因素的影響，加之運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致其不可避免會(huì)出現(xiàn)受損失效的現(xiàn)象。一般來說，橋式起重機(jī)常見的受損類型主要分為三種，分別是金屬結(jié)構(gòu)部分受損、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分受損和控制系統(tǒng)部分受損。下面，本文對(duì)這三種受損類型的原因進(jìn)行一一闡述。

圖1 室內(nèi)NLH葫蘆雙梁橋式起重機(jī)

1.1 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)部分受損失效的類型及原因分析

在橋式起重機(jī)構(gòu)成中，金屬結(jié)構(gòu)部分占據(jù)很大的比重，其中，極易發(fā)生受損失效的部位主要是小車和橋架兩個(gè)部位。在橋式起重機(jī)運(yùn)行過程中，橋架主要是順著軌道縱向運(yùn)行，而小車則是順著軌道橫向運(yùn)行。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行吊裝貨物的過程中，小車和橋架容易出現(xiàn)裂紋以及斷裂等不同程度的受損失效問題 ，大致可以分為兩種：一種是內(nèi)在原因?qū)е碌?，另一種則是外在原因?qū)е碌?。其中，?nèi)在原因?qū)е碌氖軗p失效主要是因?yàn)榻蛔儜?yīng)力造成橋式起重機(jī)金屬構(gòu)造過于疲勞，從而在交變應(yīng)力的影響下，導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)部分逐漸發(fā)生破裂的現(xiàn)象，而且，這種破裂現(xiàn)象導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)裂縫會(huì)在交變應(yīng)力的作用不斷延伸，逐漸演變?yōu)槿庋劭梢姷妮^大的裂紋，而當(dāng)這種裂紋達(dá)到一定程度后，在吊運(yùn)貨物時(shí)就會(huì)發(fā)生金屬結(jié)構(gòu)斷裂的現(xiàn)象；而外在原因主要是橋式起重機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，或者是經(jīng)常超載導(dǎo)致的。眾所周知，橋式起重機(jī)主要運(yùn)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭以及露天貯料場(chǎng)等場(chǎng)所，這些場(chǎng)所需要調(diào)運(yùn)的貨物或物料相對(duì)較多，其中還有很多超重的物料。而橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的承載能力并不是無限制的，而是具有一定的彈性限度。因此，當(dāng)交變應(yīng)力超過金屬材料本身彈性的最大限度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致該金屬材料發(fā)生一定的形變，無法恢復(fù)到之前的形狀，時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)引發(fā)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋及斷裂現(xiàn)象。

1.2 橋式起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分受損失效的類型及原因分析

橋式起重機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，不僅金屬結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生受損失效的問題，其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分也會(huì)出現(xiàn)受損失效的問題。具體來說，橋式起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分受損主要分為3種受損類型：（1）鋼絲繩受損失效。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，橋式起重機(jī)的鋼絲繩會(huì)逐漸出現(xiàn)變形、斷絲甚至斷裂的現(xiàn)象。而導(dǎo)致這種受損現(xiàn)象發(fā)生的主要原因分為兩種：一種是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用而造成的磨損，另一種則是在運(yùn)行過程中經(jīng)常超載導(dǎo)致的應(yīng)變力損傷。（2）橋式起重機(jī)的制動(dòng)器發(fā)生受損失效現(xiàn)象。主要包括3種類型：一是制動(dòng)器失靈，二是制動(dòng)器的制動(dòng)力不足，三是制動(dòng)器的制動(dòng)臂伸張不開。而導(dǎo)致這些故障問題發(fā)生的原因則是長(zhǎng)期的磨損、構(gòu)件中的彈簧發(fā)生變形導(dǎo)致失效。（3）橋式起重機(jī)的車輪與軌道出現(xiàn)受損失效問題。車輪與軌道故障問題主要表現(xiàn)為打滑以及啃軌。而導(dǎo)致車輪和軌道出現(xiàn)打滑、啃軌故障問題的原因，一方面，是在安裝時(shí)存在操作失誤導(dǎo)致的；另一方面，則是在橋式起重機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行中因?yàn)槌d等原因?qū)е萝囕喓蛙壍腊l(fā)生不均勻的磨損造成的。

1.3 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)部分受損失效的類型及原因分析

橋式起重機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，還極易出現(xiàn)控制系統(tǒng)部分受損失效的問題。具體來說，橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)部分受損失效故障主要包括2種：一是電氣系統(tǒng)出現(xiàn)受損失效故障，二是安全附件出現(xiàn)受損失效故障。其中，電氣系統(tǒng)受損失效故障發(fā)生的原因主要是設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)發(fā)熱從而發(fā)生故障，或者是長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行使用導(dǎo)致電氣設(shè)備逐漸老化，從而導(dǎo)致受損失效問題的發(fā)生；而安全附件受損失效故障問題發(fā)生的原因主要是操作人員操作失誤導(dǎo)致的，或者是人為拆解造成的，此外，還可能是在橋式起重機(jī)運(yùn)行過程中缺乏合理有效的維修保養(yǎng)造成的。

2 受損橋式起重機(jī)的檢驗(yàn)方式及檢驗(yàn)重點(diǎn)分析

目前，針對(duì)受損橋式起重機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員主要是基于逆向工程原理進(jìn)行檢驗(yàn)。具體來說，逆向工程原理時(shí)參考該產(chǎn)品以往的零件原型構(gòu)造產(chǎn)品及零件的工程設(shè)計(jì)模型，然后以此為前提條件進(jìn)行對(duì)比分析，從而了解該零部件受損的情況。目前，逆向工程技術(shù)已經(jīng)逐步變成開發(fā)快速產(chǎn)品的一種關(guān)鍵性的支撐技術(shù)，涵蓋了數(shù)據(jù)搜集和測(cè)量技術(shù)、離散信息的預(yù)處理技術(shù)、細(xì)分造型技術(shù)、誤差研究策略、逆向工程軟件技術(shù)、后解決與仿真檢驗(yàn)技術(shù)、優(yōu)化策略選擇等多種技術(shù)。在對(duì)受損橋式起重機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員應(yīng)主要針對(duì)設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的檢驗(yàn)、檢查。具體來說，針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，主要是針對(duì)橋架和小車部位進(jìn)行健康狀況檢查以及疲勞程度檢驗(yàn)；而針對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分受損失效故障問題進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員應(yīng)主要針對(duì)鋼絲繩、制動(dòng)器以及車輪和軌道部位進(jìn)行細(xì)致的檢驗(yàn)，如針對(duì)鋼絲繩，檢驗(yàn)其是否存在嚴(yán)重磨損，或者鋼絲斷裂的現(xiàn)象，制動(dòng)器則檢驗(yàn)其是否存在制動(dòng)器失靈、制動(dòng)力不足以及制動(dòng)臂伸張不開的現(xiàn)象，而車輪和軌道則檢驗(yàn)其是否存在打滑以及啃軌的現(xiàn)象；而針對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員則要重點(diǎn)關(guān)注電氣設(shè)備及安全附件。如電氣設(shè)備，需要細(xì)致檢查是否存在其他電氣故障問題，而安全附件則需要檢查其是否存在安全隱患問題。

3 受損橋式起重機(jī)的修復(fù)措施

對(duì)受損橋式起重機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)后，明確了受損失效故障發(fā)生的原因，就可以進(jìn)行針對(duì)性修復(fù)。一般來說，對(duì)受損失效橋式起重機(jī)進(jìn)行修復(fù)，主要采用的手段就是針對(duì)受損部位進(jìn)行修復(fù)，或者是直接進(jìn)行零部件的更換。下面，本文進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

（1）針對(duì)裂紋的修復(fù)。對(duì)于橋式起重機(jī)而言，裂紋是一種危害性極大的嚴(yán)重缺陷問題，要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。但因?yàn)闃蚴狡鹬貦C(jī)的生產(chǎn)廠家不同、結(jié)構(gòu)不同，而且使用的材質(zhì)和制造工藝也具有一定的差異，導(dǎo)致其金屬結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)縱向、橫向等多種多樣的裂紋。而且，金屬結(jié)構(gòu)上的裂紋所處的位置也具有較大差異，有的會(huì)出現(xiàn)在焊縫表面，有的會(huì)出現(xiàn)在焊接熱影響區(qū)，有的出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部，有的裂紋是宏觀的，肉眼可見，有的裂紋是微觀的，必須借助顯微鏡才能查看。針對(duì)裂紋的修復(fù)，應(yīng)根據(jù)缺陷的材質(zhì)、板厚、缺陷部位及尺寸等予以清除干凈，必要時(shí)可采用表面探傷檢查確認(rèn)。如果是金屬結(jié)構(gòu)斷裂，應(yīng)將斷裂處用砂輪機(jī)打磨光滑后，用同材質(zhì)的鋼板進(jìn)行焊接。（2）對(duì)于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)受損失效故障進(jìn)行修復(fù)，主要是采用零部件更換的方式，而針對(duì)車輪打滑和啃軌問題，如果是安裝原因?qū)е?，要?duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，就可以有效避免。（3）對(duì)電氣控制系統(tǒng)故障問題進(jìn)行修復(fù)，應(yīng)整體進(jìn)行更換，從而確保橋式起重機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

4 受損橋式起重機(jī)修復(fù)后的檢驗(yàn)分析

在對(duì)受損橋式起重機(jī)修復(fù)后，還要進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗(yàn)。在這一環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)工作人員要進(jìn)行以下幾個(gè)步驟。

4.1 探傷檢查

針對(duì)橋式起重機(jī)存在的裂紋及斷裂問題，檢驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)相應(yīng)部位及其他主要部位進(jìn)行探傷檢查。這樣操作主要是為了查看金屬結(jié)構(gòu)中是否存在為微觀裂紋。因?yàn)橐坏┙饘俳Y(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了微觀裂紋，時(shí)間一長(zhǎng)，裂紋就會(huì)逐漸演變成裂縫，最終導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂。在進(jìn)行探傷檢查時(shí)，檢驗(yàn)人員可以運(yùn)用磁粉探傷法和超聲波探傷法，檢驗(yàn)的位置主要包括對(duì)主梁下蓋板的對(duì)接焊縫、腹板與下蓋板連接的主要焊縫處。

4.2 安全性能試驗(yàn)

檢驗(yàn)人員需要對(duì)橋式起重機(jī)的安全性能進(jìn)行試驗(yàn)。一般來說，檢驗(yàn)人員需要先對(duì)受損橋式起重機(jī)進(jìn)行探傷檢查，確定其金屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)部沒有微觀裂紋等缺陷的存在后，才能對(duì)其進(jìn)行安全性能的試驗(yàn)檢測(cè)。在具體操作時(shí)，檢驗(yàn)人員首先需要測(cè)量橋式起重機(jī)的上拱度及靜剛度等幾何參數(shù)，然后對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，以準(zhǔn)確判定受損橋式起重機(jī)實(shí)際的承載能力。其次，檢驗(yàn)人員還要通過一系列試驗(yàn)來檢測(cè)橋式起重機(jī)危險(xiǎn)部位的應(yīng)力水平及金屬結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中的性能，從而科學(xué)、準(zhǔn)確地判定該設(shè)備的實(shí)際動(dòng)態(tài)性能。

4.3 有限元計(jì)算

檢驗(yàn)人員需要對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行有限元計(jì)算。進(jìn)行這種計(jì)算主要是檢驗(yàn)受損的橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)能否繼續(xù)進(jìn)行安全運(yùn)行。在實(shí)際操作中，檢驗(yàn)人員需要先構(gòu)建有限元模型，然后基于模型套用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果分析該設(shè)備的實(shí)際受力情況，并準(zhǔn)確判斷裂紋產(chǎn)生的原因，然后進(jìn)行修復(fù)作業(yè)，完成修復(fù)后，再運(yùn)用有限元計(jì)算分析經(jīng)過修復(fù)后金屬結(jié)構(gòu)的實(shí)際受理情況，從而準(zhǔn)確判斷修復(fù)的結(jié)果。

4.4 動(dòng)應(yīng)力測(cè)試

一般來說，橋式起重機(jī)最危險(xiǎn)部位主要是跨中截面處，針對(duì)這一位置，檢驗(yàn)人員需要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力測(cè)試。在實(shí)際操作中，應(yīng)在兩個(gè)主梁跨中位置處的上蓋板內(nèi)側(cè)設(shè)置一個(gè)單片測(cè)點(diǎn)，以準(zhǔn)確獲取彎曲應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化信息。

4.5 綜合檢驗(yàn)

除了上述四種檢驗(yàn)測(cè)試外，檢驗(yàn)人員還要根據(jù)檢規(guī)要求，對(duì)受損橋式起重機(jī)進(jìn)行綜合檢驗(yàn)檢測(cè)。具體來說，主要涉及起重機(jī)的制造及安裝資料、作業(yè)環(huán)境、金屬結(jié)構(gòu)外觀及內(nèi)部零部件與相應(yīng)系統(tǒng)。此外，還要對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行載荷試驗(yàn)。通過進(jìn)行綜合檢驗(yàn)，以準(zhǔn)確判定修復(fù)后的設(shè)備是否合格。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對(duì)受損橋式起重機(jī)的故障類型、原因、檢驗(yàn)方式和檢驗(yàn)重點(diǎn)以及修復(fù)措施和修復(fù)后的檢驗(yàn)等進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能對(duì)受損橋式起重機(jī)的檢驗(yàn)工作提供參考和借鑒，從而確保受損橋式起重機(jī)的修復(fù)質(zhì)量，避免其在運(yùn)行過程中發(fā)生安全事故，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。