门式起重机主梁下挠分析及处理技术

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

正在使用的安钢销售公司成品库25 t门式起重机，跨度 40 m，属于重型工作制，工作起停频繁，长期处于满负荷工作状态，时有超载现象。而现场是露天作业，条件较差。在使用 10年后，负载后小车自中部朝两头运行时比较困难，小车在两端有 自行滑向中部的趋势。给操作人员操作带来-定困难，也给安全生产带来极大隐患。

2 主梁下挠的原因根据小车所出现的现象我们初步判断是主梁下挠。

(1)结构内应力的影响：主要是由制造工艺和结构制造过程中的强制组装，造成构件的变形。另外由于切割、焊接过程中的局部不均匀加热，造成焊缝及其附近金属的收缩，导致主梁内部产生残余内应力，在载荷作用下，使主梁产生很大的应力，超出材料的屈服强度，引起永久变形。

(3)不合理的修理：由于在桥梁上气割或焊接，没有采取防止变形的措施，造成主梁下挠。

(4)高温环境的影响：在高温环境下，金属材料的屈服强度有所降低，另外还产生温度应力，从而增加了主梁下挠的可能性。

(5)起重机主梁为细长结构件，不合理的存放、运输、起吊和安装都能引起桥架结构的变形。另外，主梁的材料、制造、质量也是造成主梁下挠的重要因素。

3 主梁下挠对起重机的影响3.1 对起重机承载能力和使用安全的影响起重机主梁由上拱变形为下挠，也就是中性层以上部分被挤压变形、中性层以下部分被拉伸长的过程。起重机主梁下挠至比例极限时起重机不能再继续使用，必须降低工作载荷或修复加固，否则，会造成恶性事故的发生。

3.2 对桥架结构的影响主梁下挠往往并发主梁水平弯曲，局部腹板翘曲变形，腹板与上盖板处焊缝开焊、腹板裂纹，腹板慕 譬52 甘 肃 冶 金 第35卷与下盖板处出现裂纹等现象。对于双主梁起重机还影响桥架对角尺寸和跨距，如不及时修复，主梁下挠越来越严重，最终报废。

3.3 对小车运行的影响起重机主梁出现下挠，负载以后小车轨道将产生较大的坡度。小车由跨 中开往两端时，要克服爬坡”的附加阻力。据计算，当主梁下挠值达到L /500时，小车运行附加阻力将增加40%，使小车电机、电器经常烧坏。另外小车运行时还难以制动，制动后也会 自行溜车”的现象，这对于有准确定位要求的作业影响很大。起重机主梁下挠还常伴有主梁水平弯曲，使小车轨距随之变动，导致小车运行出现啃轨”，加速车轮与轨道磨损，严重时发生脱轨事故。

3.4 对小车架的影响主梁的下挠程度不同，小车的4个车轮不能同时与轨道接触，便产生小车的三条腿”现象，使小车架受力不均，久之使小车架产生变形和疲劳裂纹。

3.5 啃轨”及产生危害由于桥架变形总是互相影响，互相牵联的，主梁下挠往往同时存在主梁旁弯，跨距变动和桥架对角线超差等诸多并发症。对于双主梁起重机来说，以上诸多变形实际上并不是完全等量对称发生的，所以致使大小车歪斜运行产生大小车运行啃轨”现象。

4 故障诊断及计算下挠量在主梁两端上盖板的相对应两点，固定两个等高支架，将直径为0.5 mm的钢丝 3，-端固定在支架2上，另-端绕过支架 4、滑轮用弹簧秤拉紧，弹簧秤拉力为 150 N。则主梁跨度中心的拱度值可通过测量并按下式计算，如图1所示。

1.主梁；2.滑轮架；3.钢丝；4.撑杆；5.弹簧秤图 1 拉钢丝测量上拱度Y H (hlh2)式中：h -测得的钢丝与上盖板的间距(mm)；h -钢丝由于自重产生的下挠度；H-撑杆的高度，- 般取 H150～160 mm，这里取 H150 mm。

如果计算结果 y。>0，则表示主梁仍有上拱；y<0，则说明主梁已经下挠(低于水平线)。

h2gL /SQ(mm)式中：g-钢丝单位长度的重量(N)；Q-弹簧秤拉力或重锤重量(N)；I -钢丝长度(mm)。

g0.00000794 N/mm；L46×1000 I/ira；Q150 Nh2gL /SQo.00000794×(46×1000)。/8×15014 mil实际测量 h 180 mmy H-(hlh2)150-(18014)：-44m m 通过测量计算，主梁实际下挠44 mm。

5 矫正量 的确定ff y (mm)式中：f -矫正后主梁应达上拱值。其作用是为了避免由于在短时间内施张上拱恢复量过大造成主、端梁结点及主梁焊缝开裂。由于预应力钢筋本身增加了主梁截面积，故不必满足桥式起重机出厂时原始上拱量 0.8L /1000的要求，-般可取 ：Lk/2000，Lk为主梁跨度；y -起重机主梁下挠前主梁中点的下挠值。

参数计算：由前面测量计算得 Y：44 mill；Lk40×1000mm；fs Lk/2000 (40×1000)/2000 20 mm总矫正量 ： f f Y.2044 ：64(mm)6 主梁下挠处理方案及原理6.1 预应力修复法原理旋紧张拉螺母便相当于给支座-个外力，这个外力以P表示，参见图2。根据力的平移原理，把力P移到主梁中性轴上 A、B两点，便加上两对大小相等方向相反的力 P。和 P ，P P P，P分别与 P 、P 形成力偶 M，在左右两个力偶 M的作用下，便使主梁产生上拱。如图3虚线部分所示。在预应力钢筋作用下，主梁在空载时已存在应力，主梁上盖板受拉应力，下盖板受压应力。当起重机负载时，主梁断面的工作应力敲同预应力相反。这样预应力就抵消部分工作应力或全部工作应力(中性层以上同理)。因为施加预应力在主梁下部装置了预应力钢筋，这等于主梁增加了断面积，因此主梁的承载能力可以得到提高。

6.2 下挠处理方案的确定主梁下挠失去上拱度是起重机在使用过程中较为普遍发生的现象。如何简化处理下挠恢复上拱度辱焉嚣 溪 辫第 1期 张长河，等：门式起重机主梁下挠分析及处理技术 53图2 预紧力选取点图 3 力偶作用后主梁上拱示意图的工艺并保证良好的效果，-直是起重工程技术工作者在实践中努力探索的课题。表 1是主梁下挠变形几种修复法的比较，通过比较，预应力矫正法优点突出，所以选用预应力法矫正主梁下挠。

表 1 主梁矫正几种修复方法的比较6.3 实施方法用预应力法维修主梁下挠，基本形式如图4所示。是在主梁下盖板的两端焊两个支座并穿上张拉预应力钢筋(即拉杆)，旋紧两端的螺母，对主梁施加偏心压力，在偏压力作用下偏心力矩使主梁向上弯曲，达到恢复拱度的目的。

N1.螺母；2.主梁；3.预应力钢筋；4.托架；5.支座图4 预应力法修理主梁下挠示意图先将-端螺母全部拧上，并锤击顶端使螺母与支座紧贴，而后至另-端进行张拉。用机械式螺旋千斤顶张拉-定程度，随后把螺母鹏。松开千斤顶，测量上拱度。反复施工，直至恢复到预定上拱量。随后，锁紧螺母，维修工作完成。如图5所示。

图5 机械张拉图预应力钢筋是经过冷拉强化和实效的钢筋制成的，这样有三个好处：(1)钢筋的屈服极限提高了；(2)经过冷拉考验了焊接质量；(3)消除了内应力，对钢筋进行张拉便可使主梁产生上拱。

7 实施后效果实践证明，预应力张拉修复技术的研究应用成功解决了起重机主梁下挠问题，为广大起重机用户修旧利费、减支增效、恢复和增强起重机性能及保证安全生产等提供了技术保障。经过-年多的生产运行，前述现象消失，达到修复目的，收到良好的效果。