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摘要：近年来，我国的桥式起重机的应用越来越广泛，某大型钢厂的一台桥式起重机在使用过程中主梁出现裂纹的现象，如果不及时处理，起重机整体机械性能无法保证，长期运行可能发生主梁变形和整体结构损坏。为了防止裂纹进一步扩展，本文根据缺陷状况，结合现场情况通过分析缺陷产生原因，给出了详细修复方案，消除了事故隐患，也为类似裂纹结构修复提供了参考。
关键词：桥式起重机;疲劳裂纹;修复
引言
随着科学技术的进步，桥式起重机作为起重运输的三大设备之一在现代化生产中获得了广泛的应用，为各行各业的生产工作提供了巨大的助力。桥式起重机在搬运物料时，往往经历起升、运送、下降以及回到原处的过程，因此，起重机受到的载荷是变化的，是一种间歇动作的机械，经常性地出现故障。某大型钢厂桥式起重机近期在使用过程中，发现主梁端部靠近大车行走机构附近的下翼缘板有开裂现象，为了防止裂纹进一步扩展，本文经现场勘察检测，根据缺陷状况，结合现场情况通过分析缺陷产生原因，制定了修复方案。
1桥式起重机概述
桥式起重机是用来对物件起重、运输、装卸等作业的动力驱动机械设备。目前在仓库、料场等场地内获得了广泛的应用，该起重机的工作方式主要是通过横架在仓库上方，利用轨道对物料进行吊运的。桥式起重机的组成结构主要包括桥架、大车、小车的运行机构以及升降机等，另外还配备有司机室、供电装置、梯子、通道、扶手等，缓冲器与大车的车轮安装在桥架两端的端梁上。桥式起重机中的小车是利用运行装置和起升装置，通过电动机和齿轮减速机驱动4个车轮中2个驱轮在桥架上进行横向移动。而大车则是通过8个车轮中的4个驱动轮负责进行纵向移动。桥式起重机的起升装置包括：电动机、齿轮减速机、制动器、极限开关、吊钩以及卷筒等机构。小车、大车移行机构以及起升机构共同形成了桥式起重机的三大核心位置，使起重机实现了三位移动，从而实现对物体进行灵活的起吊作业。我国目前使用的桥式起重机主要有六种类型，包括抓斗式起重机、吊钩式起重机、两用桥式起重机、三用桥式起重机、电磁桥式起重机以及双小车桥式起重机，在实际的作业中，我们要根据使用条件以及使用环境的不同从而选择不同类型的桥式起重机进行生产作业。
2现场情况分析
经过现场的观察和检验检测，起重机上的裂纹分布在主梁下翼缘板上四个相对应的位置，此处结构为大车行走机构制动器下方的底座，底座的两侧均存在裂纹，并分别沿着起重机大梁的方向扩展，经初步分析，该起重机大车运行机构设计安装在在主梁四角的内部，为四轮单独驱动，开裂原因主要是行走机构在平时工作时的机械振动，再加上制动器推杆不间断的重复动作，不断对制动器的底座产生冲击力，并通过底座垂直作用于主梁下翼缘板，底座与下翼缘板交接的应力集中的位置交变应力高度集中，再加上下翼缘板厚度一般比较薄，日积月累，最终形成了裂纹并向旁边进行扩展。
3主梁受力分析
实际作业中，起重小车在桥架主梁上往复运动，如果仅仅对小车静止在主梁上的工况进行分析，由于不能真实体现实际工作状况，受力分析的结果可能会存在误差，故对起重小车在主梁上匀速运动的工况进行瞬态分析。对起重小车在主梁上匀速运动的情况进行分析，可以得出主梁上各点的Y方向位移图，在主梁上选取3个位置点进行观察，从端点开始依次选取跨端、1/4跨、1/2跨，进而可以得出这3个位置处的Y方向位移与时间关系的曲线（图1～图3），横轴表示时间（s）,纵轴表示Y方向位移（m）。从上面3个曲线图可以得到以下几点。1）当小车的位置随时间改变时，主梁上各点的Y向位移量也随时间变化。2）从3个曲线图的极值可以发现，在主梁1/2跨处的节点处Y向位移量最大，故主梁截面的危险截面在跨中位置处。3）在16.2s时，小车移动至主梁跨中位置处，此时Y向位移量最大，且最大值为18.63mm。
4裂纹焊接修复及结构加固方案
4.1修复前主要准备工作
①选择具有资质的施工单位，应由持证焊工且有一定经验的焊工施焊，施工操作须符合安全规范等。②焊条材料应与母材相适应，因母材资料不详，若下翼缘板为10mm，则建议选用碱性低氢型焊条E5015型，焊前预热200度烘干1小时，保温备用，宜选用直流焊机，焊接电流应适度偏小，焊接速度要均匀。③施工前，应将小车移到施工对面的端部并固定住。④焊接施工前由施工单位的专业技术人员编制焊接工艺，并对现场施工人员进行技术交底后在开始施工。⑤去除或移开影响焊接施工的各种杂物，并采取适当措施保护电线电缆，清理施工区域的杂物和油污等。⑥修复前应该拆除制动器，在施工完毕后再安装复原。
4.2开始修复施工
①将小车开到主梁另一端处，使裂纹处于最小受力状态。②先在裂纹延伸尖端处钻出φ6～10mm的止裂孔，然后采用碳弧气刨在主梁外侧清除裂纹，深度约为腹板厚度1/2～2/3，不能刨透，刨后打磨光滑，同时将止裂孔周围也打磨光滑，检查有无裂纹痕迹，确保裂纹尖端延伸已清除掉。裂纹清除后在主梁外侧进行补焊。③外侧补焊后，在主梁里侧同样采用碳弧气刨清除掉裂纹，深度以刨到外侧补焊焊肉为止，保证裂纹清除干净，刨后打磨光滑，对里侧进行补焊。④准备2件钢板800×800×10mm作为补强板，材料Q345，按现场圆弧切割并钻孔。分别在腹板里侧和外侧先对钻孔处进行塞焊，再对补强板周圈进行焊接。经过2年的使用和观察，补焊处没有再次出现裂纹。
4.3修复后的注意事项
①在修复完毕后，清理焊渣并适度打磨焊缝。②确认焊缝修复符合要求后，做好除锈防腐涂漆工作，油漆为底漆1道，面漆2道，并检查油漆的表面质量并做好记录。③在其中一处施工完毕后，再按上述的要求做好其他几处修复和加固的施工工作。④在施工完毕三天时间内，起重机不得吊载使用。⑤该桥式起重机在裂纹修复和加固后，经过一段时间的运行监控，再进过检测，并未出现再生裂纹的现象。
结语
综上所述，通过结合现场情况分析缺陷产生的原因及制定修复加固方案，企业修复并加强了有裂纹部分的结构，消除了安全隐患，该桥式起重机在裂纹修复和加固后，经过一段时间的运行监控，再经过检测，并未出现再生裂纹的现象，可见次修复方法是有效的，该方法也为所有钢结构类似裂纹的结构修复提供了参考。
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论文作者:罗贤松,张楠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：裂纹论文; 桥式起重机论文; 小车论文; 起重机论文; 大车论文; 制动器论文; 位移论文; 《电力设备》2018年第29期论文;