秦皇岛港取料机油缸钢结构失稳加固与修复

郭勤先

【摘 要】取料机在工作中尾部配重俯仰油缸下铰点支座梁一侧失稳压溃，对失稳钢结构原地进行加固，从作业区域移动至维修区域进行修复。

【关键词】钢结构；加固；修复

一、前言

秦皇岛港股份有限公司第七港务公司5号取料机正常取料作业中，尾部配重俯仰油缸下铰点支座梁一侧失稳压溃，悬臂斗轮搭在煤垛上，在煤垛对大臂斗轮的支撑下暂时平衡了被压溃一侧油缸的支撑力。为了防止事态扩大，首先将取料机原地实施加固支撑，将工艺撑杆焊接在配重架与A字架之间，然后移出取料机至维修工位，将变形断裂的梁、柱拆除重新制作安装，并对配重绞点进行更换，最后对原来压溃的部位进行加固。

二、技术方案可行性计算分析

俯仰单侧油缸支撑梁失稳，用工艺支撑代替油缸焊接在配重架与A字架之间进行加固，首先要对取料机整体结构进行分析计算，计算出油缸的受力情况，了解油缸处工艺支撑是受拉力还是受压力，计算出力的大小，还要校核工艺支撑的稳定性。

如图2所示，取料机以目前图示位置搁浅，我们需要在这种情况下进行受力分析计算，首先需要估算合成重心。

下面以斗轮及悬臂为例进行重心位置计算：如下图所示，斗轮重量G1=45t，重心位置近似为斗轮几何中心，悬臂重心位置在悬臂中间略靠近绞点一侧，重量G2=165t。假设斗轮X、Y方向力臂为x1，y1；悬臂X、Y方向力臂为x2，y2；

x1+x2=24246 ；G1*x1= G2*x2

y1+y2=2479 ；G1*y1= G2*y2

计算得出：x1=19050，y2=19047。

计算出的坐标位置为斗轮与悬臂的合重心位置，同理可以计算出配重三角架与配重的合重心，不再一一计算。

图2为取料机主要部件的重心位置及力矩图，根据力矩平衡原理对绞点a点列转矩方程，假设顺时针为正，L1、L2分别为悬臂（斗轮）和拉杆的力矩，可以求出拉杆拉力F。

F*L2-G*L1=0；

已知：L1=27526，L2=14384，G=210；

得出拉杆所受拉力：F=402t

对绞点b列转矩方程，可以计算出撑杆所受的力F撑，假设顺时针为正，L拉、L撑、L重分别为拉杆、撑杆、配重的力臂，F为拉杆拉力、G”为配重架重力。

G”*L重-F拉*L拉+F撑*L撑=0；

已知：L拉=12486，L撑=4138，L重=10278，F=402t，G”=460t。

得出F撑=70t，所以此杆件受压，需要校核压杆的稳定性。

已知：压杆压力为70t，φ219管壁厚16mm，长度6000mm，材质为Q235B，材料的许用应力[σ]=170MPa

利用STAAD.PRO软件进行分析

管临界应力σ=64.8855Mpa<[σ]=170MPa，压杆的稳定性满足条件。

三、结构修复

（一）钢结构检测、液压系统检测

1）对取料机俯仰系统、平衡系统的重点结构和焊缝进行全方位检查，打磨焊缝，超声波探伤检查焊缝是否有开裂现象，结构梁、柱、拉杆是否有变形、各绞点位置是否有卡阻现象。

2）检查油缸泄漏、液压锁是否完好，液压元件是否安全有效。

（二）加固取料机俯仰系统

1）油缸液压锁锁住。对取料机左右2油缸位置梁柱进行加固处理，防止臂架下沉，事故进一步扩大；

2）用φ219厚壁管代替受损油缸，将三角架主梁与A字架斜柱焊接连接，未受损油缸下绞点支座梁和柱用250工字钢斜拉焊接加固。

（三）拆除受损油缸并移出取料机

1）利用高空车在油缸上铰点处焊接顶销轴胎具，油缸泄压，用200吨液压千斤顶拆卸油缸上销轴，下铰点连同支座气割拆除，90吨吊车吊下油缸。

2）取料机尾部配重站90吨吊车杆长36米，回转半径18米，负荷5吨。

3）清理取料机斗轮下方的煤炭，清理出够取料机旋转的通道，旋转取料机移出煤垛，移出后的取料机向西行走至维修区域。

（四）支撑配重

1）清理维修部位场地，臂架和配重三角架下方留出支撑架、吊车站位和运输车辆通道，并预留出20-30米安全区域，设置警戒标识。

2）将取料机移到指定位置，测量悬臂放平时配重箱下平面的高度，使此高度值等于支撑架高度加圆弧支座高度加油镐高度之和，测量配重箱此时俯视投影位置，确定支架安放位置，并在地面做标记。

3）移开取料机，将组装好的配重支撑架竖直后安放在标记好的位置。支撑架顶部放置两台300吨千斤顶和2个圆弧支座，取料机开回到指定位置，2台150吨吊车配合使配重位于支架的正上方，吊车抬悬臂使配重向下慢慢靠近支撑架支座。同时顶升300吨油镐，圆弧支座与配重圆筒紧密接触后焊接固定。

（五）支撑加固臂架

1）焊接回转止挡和大车行走止挡，取料机断电，俯仰油缸泄压。50吨吊车和高空车配合焊接临时撑杆（如图6），防止拉杆结构下垂。

2）斗轮后侧和臂架中部各安放一组臂架支撑工装，用90吨吊车、50吨吊车及叉车配合将支撑架安放到位。支撑架上放置200吨千斤顶将臂架顶起。

（六）更换配重三角架上铰点

1）搭建平台并焊接顶销轴用胎具，在顶部绞点处搭建平台并焊接顶升胎具。

2）拆除顶部铰点，同时顶升臂架头部200吨油镐，直至消除配重拉杆拉力，拉杆向下垂连接点弯曲后停止顶升。如图7所示位置50吨吊拉杆1，150吨吊车吊拉杆2、90吨吊车吊销轴，并配合200吨油镐将销轴顶出。

3）更换绞点铜套，用150吨吊车将拉杆吊离配重三角架，用胎具将绞点铜套顶出，利用液氮冷却安装新铜套。利用三台吊车配合安装新绞点销轴，安装完成后拆除顶升胎具及临时连接板等。

（七）拆除变形断裂的梁柱，更换配重三角架部分扭曲变形的杆件

1）90吨吊车配合拆除之前受损油缸绞点附件加固用的支撑圆管。焊接和切割部位打磨光滑。拆除右侧油缸附近变形、断裂的梁柱，气割点打磨平整。

2）气割拆除注意保留结构部分完好，焊接和切割部位打磨光滑。按要求拼接杆件支撑，按焊接工艺要求施焊，焊缝100%UT探傷。

（八）油缸绞点支座梁、柱现场安装

1）吊装新制作的油缸绞点支座梁、柱，由90吨吊车配合安装就位。经纬仪测量保证两个油缸下绞点支座孔同轴度。

2）箱型梁拼接时上下翼板和左右腹板对接焊缝不得在同一截面，焊缝相差200mm以上，开坡口焊接。

3）将油缸底座立梁和横拉梁焊接三角筋板加固。各结构点焊牢固后按焊接工艺要求施焊，焊接焊缝100%UT探伤。

（九）安装油缸和恢复液压系统

1）安装油缸：用90吨吊车吊油缸，油缸铰点支座处焊接压装胎具，用千斤顶将油缸上、下铰点销轴顶入，安装到位。

2）检查恢复液压系统，确保各管路和阀体完好畅通。

3.10检查试车：

臂架俯仰动作不得有异响、卡滞和异常振动现象。

四、结语

俯仰油缸支座及更换的三角架上铰点现场使用状况良好，未发现异常情况。5取修复过程中一些技术与方法通过借鉴与转化已经应用于黄骅港取料机及堆取料机铰点轴承更换方案中。

【参考文献】

[1] GB 50661-2011 钢结构焊接规范