桥式抓斗卸船机短轨焊缝频繁开裂的原因分析和解决方法

赵伟

摘 要：桥式抓斗卸船机广泛适用于中、小港口卸船或发电厂码头船舶的卸矿作业，具有速度快、效率高的特点。它通过主小车将满载货物的抓斗由货舱运行至漏斗放料，然后再将抓斗运行至货舱上方抓取货物。卸船机大梁承轨梁上铺设有小车轨道，供主小车运行。主小车在小车轨道上做着往复变载的加减速运动，对小车轨道要求很高。若小车轨道出现问题，不但影响小车的平稳运行，而且对钢结构造成较大的冲击，造成极大的安全隐患。该文对桥式抓斗卸船机小车轨道使用过程中最常见的短轨焊缝开裂问题做出了分析，并针对此问题提出了解决的方案，保证小车机构运行的平稳和安全。

关键字： 桥式卸船机 小车轨道 短轨 轨道垫板

中图分类号：U653 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0066-01

1 桥式抓斗卸船机短轨焊缝频繁开裂的原因分析

抓斗卸船机主小车轨道铺设在卸船机前后大梁内侧的承轨梁上，以供主小车往复行走，主小车行走轨道全长86.450 m，由前大梁轨道和后大梁轨道组成，在前后大梁对接端分别焊接一根短轨，其长度为1.5 m，短轨底部铺有不锈钢轨道垫板，其余直轨道下铺设的为复合橡胶板。

前后大梁两段轨道在接头位置焊接短轨有重要的作用，它方便在轨道铺设时对接头的定位，最大程度保证轨道接头配合的精确度，最大限度的减少小车过接缝时产生的冲击，另一方面，由于前后大梁轨道较长，材料为110-Gr，虽然保证了轨道有足够的硬度但是弹性差、塑性低，使轨道在温度和冲击等因素影响下产生伸缩时，弹性较好的焊接接头能够补偿这些形变，不至于轨道炸裂，再有，由于短轨在接头位置所受冲击较大，容易损坏，短轨更换相对容易，使该位置维修比较方便。

但该主小车轨道结构在使用中，短轨与直轨的焊接位置出现了焊缝频繁开裂的情况，针对此问题，做了以下几点分析。

（1）道接头的存在，当主小车经过接头时，必然在接头位置产生振动。振动是由于车轮通过接口处产生变加速运动引起的。下面对车轮在轨道接头处垂直方向上产生的变加速度进行分析。设两段轨道接头缝隙宽L，车轮在接头处运动垂直方向上将会产生一个高度差h，由于车轮通过接缝的时间很短，在很短的时间内完成小车重心的下落和升起，将产生相当大的加速度变化，这样感到振动就比较强烈，它的加速度在接头中产生了断点，加速度从一个方向跃迁到相反的方向，它的效果就相当于一次碰撞。

（2）焊接短轨焊接接头裂缝后，都要对堆焊后的焊接接头进行打磨，所以，由于频繁的焊接而造成对该位置频繁打磨，使直短轨焊缝位置出现凹面，此凹面影响面积较大，无法进行堆焊修复，当主小车经过该凹面时，会产生短时间变加速运动，增加了主小车在该位置对轨道的冲击，使轨道在该位置出现明显的振动，这样更加剧了轨道焊缝的破坏，增加了轨道压板的负担。

（3）主小车经过短轨接头，直短轨焊缝时产生的冲击和振动，使整个短轨部分的轨道压板长期受到交变应力的作用，轨道压板底座与承轨梁间的焊接面出现金属疲劳，现场多次出现短轨周围尤其是短轨接头轨道压板底座焊缝开裂和轨道压板螺栓剪断的情况，此问题若不及时处理，脱开的轨道压板可能会在作业过程中从40 m的高空坠落，造成极大的生产安全隐患。

（4）车轨道的短轨部分下侧铺设钢轨道垫板，其余轨道下为复合橡胶板，两种轨道垫板的接头在直短轨焊缝的正下方。在轨道使用初期，因为复合橡胶板的形变大于钢制短轨垫板，所以在主小车经过时两轨道垫板对接面会出现瞬时高度差h，小车每次经过垫板对接面都会产生轻微振荡，这种振荡会直接作用于直短轨焊缝处，随着小车轨道的使用，复合橡胶垫板失去弹性产生不可逆的压缩形变，在端头下沉，而短轨钢垫板的压缩变形很小，这就使垫板接头处产生了持续存在的高度差H，使主轨道端头下侧无支撑，直短轨焊缝开始承受弯距，应力集中作用在直短轨焊缝处，造成直短轨焊缝更加频繁的开裂。

2 桥式抓斗卸船机短轨焊缝频繁开裂问题解决的方法

在设备上，我们针对短轨和轨道垫板存在的问题，提出以下三点改造措施。

2.1 对短轨进行改造

针对主轨道在短轨焊缝处由于反复焊接造成的金属结构变化和焊缝处出现凹面的情况，我们改变了原有短轨的长度，用长2.65 m的长短轨替换原有短轨，加长了1.15 m，通过这项改造措施，既剔除了原有直轨在焊接端面金属内部结构平衡受到破坏的部分，又将直轨由于打磨而产生的凹面去掉了，增加了直短轨焊缝的强度，从根本上解决了小车经过凹面时由于变加速度而使焊缝位置震动的问题，提高了直短轨焊接位置的使用寿命，并且减少了直轨的使用，避免了对出现凹面且端面金属结构破坏的直轨的更换。

2.2 对短轨垫板进行改造

针对轨道垫板接头橡胶板端头下沉产生高度差影响直轨和短轨焊缝的问题，我们采用了长度为2.95 m的短轨垫板，与长2.65 m的短轨配合使用，这样就将直轨和短轨焊缝与垫板接头错开了30 cm，使焊缝直接坐落在短轨钢垫板上，保证了轨道焊缝下垫板的刚性，能够稳定的起到支撑作用，避免了垫板端头下沉对轨道焊缝的影响，提高了直短轨焊缝的使用寿命。

2.3 轨道压板整体更新

轨道压板在主小车轨道的长期使用后，在频繁的振动和冲击作用下，各个轨道压板尤其是短轨周边压板均已出现疲劳损伤，解决压板疲劳寿命的问题，从根本上解决轨道压板安全隐患最简单有效的方法就是轨道压板的定期更新。根据以上判断，我们将小车轨道压板进行整体更换，在更换前，先将原有的轨道压板的焊肉处理干净，然后压板重新施焊，保证了压板焊接面的疲劳强度，对压板定位块重新调节，保证压板对轨道的准确定位和可靠的固定。

3 结语

我们经过上述三个方面的改造后，曹妃甸矿石码头一期各个卸船机小车轨道使用稳定，未再发现小车轨道焊缝开裂和轨道压板脱落的问题，并且极少发生小车轨道螺栓剪断的情况。

通过以上解决方法的使用，大大提高了小车运行的稳定性和小车轨道的使用可靠性。小车轨道维修需要维修人员在40 m的高空上，站在0.36 m承轨梁的狭小空间处维修，属于高危维修，这项改造降低了小车轨道维修的次数，也就是降低了该种高危维修的次数，从而在一定程度上避免了维修安全事故发生，具有深远的安全意义。

参考文献

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