橋式抓斗卸船機小車軌道超差問題分析及修復

牛文獻，耿佳彬

(華電曹妃甸重工裝備有限公司，河北 唐山 063200)

0 引言

橋式抓斗卸船機大量用于散貨卸船工作，其作為港口裝卸機械的重要組成部分，應用日益廣泛。起升、開閉及小車牽引機構是橋式抓斗卸船機的重要工作機構，小車各機構的速度越快、越平穩，循環周期越短，在一定時間內抓取物料的次數就越多，生產率就越高。影響小車運行的關鍵因素除小車系統本身外，還取決于小車軌道的排裝精度，軌道的排裝精度越高，小車運行時的穩定性越好，生產率越高。

1 修復前存在的問題

華電曹妃甸重工裝備有限公司為某港口制作的1800 t/h橋式抓斗卸船機，在整機組裝完成后測量小車軌道軌距時發現，面海側上衡梁與后大梁連接處至前、后大梁鉸接處約5 m位置內軌道的軌距向外超差20 mm，當小車運行到這個位置時，磨損小車車輪及水平輪，影響小車運行的穩定性及壽命，嚴重制約了生產率的提升。

2 問題分析

(1)卸船機的大梁為雙梁結構，如圖1所示。在成品狀態下，后大梁通過懸掛梁與門框上橫梁焊接固定。從結構上可以看出，后大梁在連接處沒有其他的剛性約束，基本上處于自由狀態。

(2)在卸船機組裝完成后，面海側上橫梁會由其自重(420 kN)及上部梯形架重量(330 kN)的共同作用而產生下撓變形，其產生的變形量通過懸掛梁傳遞到后大梁上。由于后大梁處于自由狀態，這個下撓產生的變形會造成后大梁在該位置處向兩端分開，同時使在上面排裝的小車軌道向外變形而造成軌距超差。

圖1 卸船機的大梁結構

3 修復方案

針對上述問題，專門設立了項目修復小組，組織有關人員進行了多次的討論和分析，最終確定了修復方案。由于設備變形的原因是局部結構發生剛性軟化且材料在屈服極限范圍內呈彈性，所以，整體修復方案可通過火工校正的方式進行(如圖2所示)。

(1)在面海側上橫梁上與后大梁箱梁內側分別焊接1個承重為300kN的吊耳，用100kN葫蘆呈交叉方向將兩側拉緊。

(2)將后大梁箱梁外側與門腿連接的撐桿焊縫刨開，去掉約束。

(3)在連接梁內側靠近上橫梁的位置進行火工校火，改變局部剛性。

4 修復措施

在設備大修前應編制技術措施，并在修復過程中嚴格執行。由于是高空作業，在施工過程中應注意安全保護。

實施方案如下:由于連接梁的橫截面過長，在進行火工作業時要多人同時進行校火，校火時用紅外測溫儀進行監控，溫度控制在600～700℃，兩側要一起進行。在火工作業溫度達到600～700℃時，拉緊兩側的葫蘆;待校火位置溫度達到常溫時，測量小車軌道的軌距。如此反復進行，當軌道軌距符合圖紙要求時，將大梁與門腿的撐桿焊縫焊接牢固。

經過修復，某項目卸船機的小車軌道直線度偏差在±3 mm之內，滿足圖紙設計要求。

圖2 整體修復方案示意

5 預防措施

(1)通過有限元模擬分析可以得出，面海側上橫梁在安裝完成后會產生一個下撓變形，這就要求工藝人員在制作過程中對其進行一個反變形控制:在制作海陸側上橫梁時放樣一個上撓的拱度，拱度可根據不同噸位的設備進行有限元模擬分析得出;同時要求與后大梁焊接的懸掛梁與這個撓度曲線垂直制作。這樣可有效控制由于上橫梁變形造成的尺寸偏差。

(2)優化設計結構，將梯形架與上橫梁連接的位置安裝在與門腿中心線對中的位置，這樣可直接將梯形架的重量傳遞到門腿上，減小對上橫梁的應力。

6 結束語

通過對某項目1800t/h橋式抓斗卸船機小車軌道軌距超差問題修復案例的解析，細化了卸船機制作過程中的工藝流程，使后續卸船機小車軌道的軌距質量完全達到圖紙要求，可為同行業設備制造提供借鑒和參考。

［1］陳偉璋.起重機械金屬結構［M］.北京:人民交通出版社，1986.

［2］GB 3811—1983，起重機設計規范［S］.

［3］王金龍.ANSYS 12.0有限元分析與范例解析［M］.北京:機械工業出版社，2006.

［4］中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊:焊接結構［M］.北京:機械工業出版社，2007.