桥式起重机主梁下挠的原因、影响及修理

桥式起重机主梁下挠的原因、影响及修理
桥式起重机主梁下挠的原因,影响及修理
杨州市劳动安全卫生检测站竺启斌
桥式起重机主梁下挠和车轮啃轨是修理工作中
2大难题,主梁下挠影响起重机的正常使用,下面
就下挠的原因,影响和修理方法进行阐述.
1主梁下挠的原因
造成箱形主梁下挠的原因是多方面的,有制
造,使用的原因,也有运输,安装的原因,可归纳
为以下几点:
(1)主梁结构内应力的影响
箱形结构是一种焊接结构,由于焊接过程中局
部加热造成焊缝及其附近加热区金属的收缩,产生
了残余应力.箱形主梁4条角焊缝引起的焊接内应
力如图1所示,即上下盖板焊缝附近为拉应力,中
间为压应力;腹板焊缝附近为拉应力,中间为压应
力;又由于主梁内部筋板焊缝的应力叠加,腹板压
应力区域中心下移.
由于焊接产生的残余应力和工作应力叠加,结
构的局部应力可能超过屈服极限而导致局部的塑性
变形,从而使整个主梁产生永久变形.另一方面,
由于自然时效使梁结构中的残余应力在使用的过程
中逐渐消失,主梁会出现永久变形,这些永久变形
就是主梁上拱减小或下挠变形的原因.
图1箱形主梁焊缝内应力分布图
(a)主梁截面(b)盖板应力(c)腹板应力
(2)腹板波浪的影响
箱形主梁腹板波浪较大时,主梁下挠变形以
后,腹板波浪由受拉区向受压区集中,也就是靠近
下盖板的腹板波浪展平而靠近上盖板的腹板波浪的
波峰增大.腹板波浪变迁的过程也就是主梁下挠变
形的过程.
(3)超载使用的影响
桥式起重机经常超载或不合理使用,是主梁产
生下挠的主要原因之一.实践证明,起重机产生下
挠的主要原因是长时间静力超载.所以在使用上要
防止起重机长时间悬吊超载货物,同时也要注意当
起重机不工作时也应把小车开到跨端处.
(4)走台上盖板的气割,焊接对主梁下挠的影
■■■■■■■■■■■■■■■斗每斗辜■■■■■■■■■枣■■■■■■■■■■■■■■■■■■
降,使改造后腹板的静强度和疲劳强度有了显着提生产的损失.经过几年的使用考验,保证了安全生
高.主梁固有频率也有所提高,在受到外部载荷时产.使用效果良好,受到用户和专家的好评.
其变形量大为减小,说明刚度增大,抗振动能力增
强.其动力特性不足的缺陷也得到了很好的解决.
此类工字形主梁经过改造后,无论是力学平衡还是
整体力流封闭框都是非常理想的,并且与主梁截面
整体承受弯曲力矩,有机的结合在一起了.降低了
腹板所承受的弯曲力矩.自改造后运行至今未发现
裂纹,振动也明显减小.证明改造是正确,有效
的.
通过上述分析和改造处理后,不仅保证了安全
生产,并节省了更换主梁所需的资金,避免了影响
一
72一
参考文献
1GB3811—1983起重机设计规范
2哈尔滨焊接研究所.断裂力学在焊接结构中的应用(译
文集),北京:机械工业出版社,l9踟
3徐灏.疲劳强度设计.北京:机械工业出版社,1981
4格尔内,IR.焊接结构的疲劳.北京:机械工业出版社,
1988
作者地址:武汉市青山区和平大道947号武汉科技大学232 信箱
邮编:430081
《起重运输机械》21106(2)
～
响
在主梁上盖板上的加热(气割,焊接)会使主
梁下挠,在走台上加热,会使主梁向内旁弯,所以
要尽量避免在主梁金属结构上气割和焊接.如修理
小车轨道时,应铲下压板,而不应用气割,必要的
焊接要采取防止主梁变形的措施.
(5)其他方面的原因
在起重机未安装投产前,主梁的运输,存放,
安装都要注意防止主梁产生变形.
2下挠对起重机使用性能的影响
(1)对小车运行的影响
桥式起重机主梁在空载时,已出现严重的下挠
变形,负载后小车轨道就会随同主梁一起产生变
形,轨道就出现坡度,小车由跨中开往2端时,小
车不但要克服正常的运行阻力,而且要克服由爬坡
而产生的附加阻力.据粗略估算,当主梁跨中下挠值达,JK/500时,小车运行阻力将增加40%,严重
下挠小车运行机构电动机易被烧毁.
另外,小车反向运行时,还会出现"打滑"现
象,自行溜车,严重影响起重机作业.对于双梁起
重机,由于主梁下挠变形,还会使小车三支点运行.
(2)对主梁金属结构的影响
主梁出现严重下挠并产生永久变形时,主梁下
盖板和腹板的受拉区的应力已达到屈服极限,甚至在主梁下盖板及附近的腹板上出现裂纹,脱焊的现象.
3主梁下挠的修复
箱形主梁下挠的修复,目前常采用2种方法,
即火焰矫正法和预应力矫正法.
火焰矫正法的原理是利用金属热塑变形的原理
在主梁下盖板和腹板局部区域用火焰加热,冷却收缩时产生向上拱起的永久变形,达到矫正主梁下挠的目的.预应力矫正法是使起重机主梁在承受载荷前,预先张拉预应力拉杆施加应力,这个应力与工作应力的方向相反,抵消部分工作应力,达到主梁向上弯曲恢复上拱的目的.
火焰矫正法操作及工艺较为复杂,不易控制上
拱的程度,矫正后残余应力比较大,使用性能不可靠,仍有再次下挠的可能,而预应力矫正法容易控制主梁上拱的程度,不需要技术十分熟练的施工人《起重运输机械》2006(2)
员,修理后拱度一般较为稳定,主梁的强度,刚度
均得到加强,修理周期较短,效果较好,故推荐各
单位修复桥式起重机上拱度时采用此方法,下面就
预应力法的操作程序和计算方法进行介绍:
3.1预应力矫正法结构要点
如图2所示,此法矫正下挠,是在主梁的下盖
板2端焊上2个支承架,然后把若干根2端带有螺纹的拉杆穿过支承架,拧紧螺母,使拉杆受到张
拉,主梁偏心受压,使主梁向上拱起,从而达到矫
正起重机主梁下挠恢复上拱的目的.
图2预应力矫正法
1.锁紧螺母
2.主粱
3.拉杆
4.托架
5.支承架
在预应力矫正法中拉杆端部结构尤为重要,见
图3.其各结构要点如下:
图3预应力拉杆端部构造
1.托架
2.拉杆
3.支承架
4.防松螺母
5.垫圈
6.工作螺母
(1)拉杆
拉杆由端杆与圆钢拉杆组焊而成,但必须保证
其同轴度要求,焊后应仔细检查,最好作探伤检
查.2端带螺纹部分的端杆,一般用45号钢制作,
为防其断裂或滑扣,应保证其加工质量和材质要求.为了便于工人张拉,应尽量减小每根拉杆的张
拉力.拉杆的设置可以单排或双排排列,排列应对
称于主梁的垂直轴,其布置宽度一般不超过主梁的宽度.端杆上的螺母分为工作螺母和防松螺母,工
作螺母在张拉时,通过拧紧施加预应力并锚固拉杆以保持预应力的长期作用,由于拉杆张拉时的应力往往超过设计应力,因此工作螺母要求较厚,一般
厚度65mm为宜,并且材料与端杆材料相同,防松
螺母的作用是防止工作螺母松动或拉杆断裂而设置的,一般用Q235钢制成.
支承架的结构如图4所示,由底板,立板和筋
板焊成.采用单面角焊缝,底板与立板外面要求平一
7—
整,以保证支承架与主梁下盖板及工作螺母贴紧. 支承架底板的宽度应略宽于主梁下盖板的宽度,底板的厚度可与主梁下盖板的厚度相等,焊缝高度近似板的厚度.立板为主要受力件,一般较厚,筋板
问的距离与拉杆中心距相等,边孔到板缘的距离不应小于8Omm.
图4支承架的结构
1.立板
2.筋板
3.底板
(3)托架
托架是为了防止或减小起重机运行过程中拉杆
的颤动而设置的,一般每一主梁下设置3个,当跨度k大于22.5m可设5个,托架不允许焊在主梁腹板上,只能与下盖板焊连.
3.2预应力矫正法的操作程序
预应力矫正法施工操作程序见图5
圆钢下料lJ端扦及螺取样
试验ll母制作
拉杆除锈刷漆
地面组装吊笼并
装入拉杆
停车,停电I
而丽
在主梁下搭吊笼
墨孬
廉
施加张力H测出上拱
固定托架割
图5预应力矫正法施工操作程序框图
安装支承架,托架及拉杆时,通常可用起重机
小车提升吊笼进行,无需卸下起重机.吊笼宽度一般大于1.5m.而长度则要保证2根主梁均可操作, 吊笼内应铺木板,应保证工人操作的安全可靠.
张拉预应力是安装预应力拉杆的关键工序,应
先将一端螺母全部拧上,然后到另一端收紧螺母. 各螺母应逐个分次拧紧,不能一次拧紧到位.每拧一
遍螺母时,均应测出主梁挠度的变化值,直到上
拱度符合规范标准要求为止,张拉拉杆时,不能让拉杆转动,否则效果不佳且易拉断拉杆,如果拉杆__.——
74--——
长度大于24m,最好从2端同时张拉.
3.3计算
(1)主梁需调整的挠度
主梁需调整的挠度值即从主梁下挠的最低点到上拱标准值的调整量,按下式计算
f:{c七{
式中卜每根主梁需调整的挠度值,IIltn
.
厂c——主梁矫正前跨中的下挠值,nlm
——
主梁矫正后要求达到的上拱值,嗍
(2)每l(N拉力的调挠值
:
生(~mXkW)
8Et,一一
kJ
式中k——主梁跨度
——
拉杆跨度
e——拉杆至主梁中性轴距离
k——主粱弹性模数
'l,——主梁沿中性轴惯性矩
(3)每根主梁需要的总拉力
P1=手(kN)
(4)每根主梁调挠时所需拉杆数
..
1QP望
儿一『]×F
式中n——每根主梁调挠时所需拉杆数[]——拉杆材料许用拉应力,N/Tnl112 F——拉杆断面积,nm2
——
安全系数,=1.2
(5)支承架立板厚度计算
计算支承架立板厚度按立板与工作螺母接触圆周所受剪力决定
单孑L剪切力P
P(N)
单孔受剪面积
≥(ram2)
立板厚度计算
占≥(ram)
式中D,为工作螺母与立板接触圆直径.
作者地址:扬州市四望亭路416号扬州市劳动安全卫生检测站
邮编:225(102
《起重运输机械》2006(2)。