桥式起重机主梁变形原因与修复方法

叶斌

【摘 要】针对工业生产中经常遇到桥式起重机主梁变形的问题，本文对桥式起重机主梁变形的原因进行了分析，对其影响及修复方法进行了介绍。

【关键词】桥式起重机；主梁变形；修复方法

随着我国经济的高速发展，起重机械被广泛地应用于各种物料的起重、运输、装卸等生产活动中是现代工业生产不可缺少的设备，桥式起重机就是其中一种，在现代企业生产中的作用越来越突出起。随之而来的因起重机主梁变形而导致的故障也日益增加，这不仅影响到正常的生产活动，严重时将引发重大生产事故，威胁到人们的生命安全，怎样减少或避免此类事故发生，确保设备的安全运行，保障安全生产，及时妥善处理此类故障，已成为生产中的重中之重。主梁变形的主要表现形式有主粱上拱度减小，甚至消失而出现下挠，主梁出现横向弯曲（侧弯），主梁出现严重的波浪形以及桥架对角线超差。主梁变形对起重机整机性能产生的影响主要是：影响小车车轮与轨道接触，导致四个车轮不能同时与轨道接触，出现受力不均产生啃轨现象影响小车运行；主梁变形到一定程度时，小车轨道将会因变形而产生坡度，小车在运行时要克服爬坡阻力，制动后小车会有溜车现象；影响大车运行机构，导致联轴器偏斜角增大而磨损增加，导致齿断，甚至大车运行机构不能工作；当发生严重下挠时，主梁下盖板和腹板的拉应力达到金属材料的屈服极限时，可能出现裂纹或脱焊，如果起重机继续频繁工作，那么主梁可能报废。

1.桥式起重机主梁变形的原因

1.1设计及制造不合理

设计下料和焊接过程不规范，如设计时未按相关安全技术规范、标准进行设计，下料时未按规定的腹板拱度下料，钢材规格尺寸不符合要求，另外由于焊接工艺差导致腹板有明显的波浪变形，在使用过程中，腹板波浪变形由于受拉区转向受压区或钢材质量不合格都会使主梁产生下挠。

1.2主梁内应力的影响

主梁结构制造过程中的强制组装，或由于焊接过程中的局部不均匀加热，导致起重机金属结构的各部位存在着不同的拉、压等应力即残余内应力，当这些应力超过金属的屈服极限的时候，桥架就会发生变形。

1.3不合理的吊装以及运输

起重机主梁是长大型结构件，刚度小弹性较大，在制造装配过程中存在较大的内应力，一些不符合安全规范要求的操作可就能导致桥架结构的变形。

1.4不合理的使用

起重机的载荷能力是根据设计参数确定的，日常使用时经常超载，超工作级别使用及其它不合理的使用超过设计承载能力时，就会造成起重机主梁的变形及损坏。

1.5高温及腐蚀环境对主梁的影响

当桥式起重机在高温环境或有腐蚀性气体的环境中工作时，会降低金属材料的屈服强度，高温环境条件下，还将产生温度应力，这就增加了主梁变形的可能性。在高温环境中工作的桥式起重机直接受高温辐射部分应设隔热板等，如主梁和起重横梁，下翼缘板下应设有可靠的隔热装置。在腐蚀环境中工作的桥式起重机应做好金属结构的防腐措施，尽量减少焊缝、表面损坏及划痕。

2.主梁变形的修复方法

当桥式起重机主梁发生变形时我们应该对其做出修复。修复的方法主要有：火焰矫正法、预应力法、重复施焊法、切割法等。

2.1火焰矫正法

火焰矫正法的原理是在主梁上局部加热，使金属结构的某些地方产生塑性变形，冷却后由残余的局部收缩应力达到矫正的目的。利用火焰矫正法进行矫正时应注意以下几点：

（1）加热温度应为700℃ 至800℃，此时钢板呈现桃红色，加热温度不应过高或过低。此时金属的屈服极限趋近于零，处于“热碳钢”状态，矫正效果最好。

（2）为了减小腹板的波浪度，加热点应在隔板处。加热点应避主梁开危险截面。经加热矫正后烤点部位应力加大，因此危险截面的负荷应力也加大，容易使矫正变形失效。

（3）同一位置不能重复加热，不但效果不好，对金属的金相组织也有损害。

（4）主梁变形矫正后主梁应加固。因为矫正后主梁有很大的应力，再加上多年使用，金属材料疲劳度增加，刚性不足。如不加固，不但矫正效果得不到保持，变形现象也会加重。一般加固的方法是在主梁跨度内下盖板两侧用槽钢做腹板，再加一层下盖板，以增加主梁断面。

火焰矫正法矫正效果较好、施工工艺也较为简单、灵活性强、但是火焰矫正时，将主梁矫正部位顶起（使烤区受压应力），这就增加了施工难度和技术要求；火焰矫正后仍需要再用槽钢加固主粱，否则将产生更严重的塑性变形。一般情况下（除局部矫正硬弯外），不主张采用火焰矫正法。

2.2 预应力法

预应力法矫正主梁下挠是在主梁的下盖板两端通过固定支座，用预应力张拉多根钢筋或钢丝绳，使主梁受到一个弯矩（主梁上半部受拉应力，下半部受压应力），在这弯矩作用下主梁恢复上拱。当主梁承受载荷作用时，工作压力恰好和钢筋预应力相反，这样钢筋预应力就可以抵消部分工作压应力，从而提高了主梁的承载能力。预应力法是一种主梁下挠矫正的有效方法，矫正后上拱值准确并且稳定，根据日常使用中的变化还可以随时调整；矫正后主梁的强度和刚度将加强；矫正简便可靠、容易准确控制、施工周期短、矫正成本低等。但是预应力法不适宜主梁的水平弯及局部变形，只适用于桥式起重机箱形主梁拱度下挠的矫正；矫正后的外形不美观等。如果起重机使用多年、长期满负载工作、主梁刚性不足承载能力差、长期满负载工作、工作环境恶劣等最适合采用预应力法。

3.结束语

在实际工作中采取什么样的矫正方法，将直接影响到起重机主梁变形的矫正效果、矫正费用、主梁外观质量及起重机的的安全性能等。因此，选择合理正确的矫正方法，掌握各种方法的特点、适用范围才能正确、合理地选择矫正方案，取得较为理想的矫正效果。 [科]

【参考文献】

[1]王福绵.起重机械技术检验.学苑出版社.

[2]GB/T 3811-2008《起重机设计规范》.

[3]张质文.起重机设计手册.中国铁道工业出版社.

[4]刘爱国.起重机械安装与维修实用技术.河南科学技术出版社.