桥式起重机桥架变形的分析及桥架变形的修理

桥式起重机桥架变形的分析及桥架变形的修理

马得丰

常州市中天钢铁集团有限公司江苏常州  213000

摘要：本文详细叙述了桥式起重机桥架变形的形式，桥架变形对起重机使用性能的影响，桥架变形的原因分析，桥架变形的检查及测量方法，桥架变形的一种修理方法。

关键词：桥式起重机；桥架变形；原因分析；测量方法；修理方法。

1桥架简介

桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁、端梁、走台等部分组成。主梁跨架在跨间上空，有箱形、析架、腹板、圆管等结构形式。主梁两端连有端梁，在两主梁外侧安有走台，设有安全栏杆。在驾驶室一侧的走台上装有大车移行机构，在另一侧走台上装有往小车电气设备供电的装置，即辅助滑线。在主梁上方铺有导轨，供小车移动。整个桥式起重机在大车移动机构拖动下，沿车间长度方向的导轨上移动。

2、桥架变形的形式

桥架变形的形式主要有：主梁的上拱度在使用中逐渐减少，有的甚至空载时已在水平线以下，即出现主梁下挠；主梁产生超过规定的水平弯曲（俗称旁弯）；主梁腹板在受压区出现超过规定的波浪变形；端梁旁弯；桥架对角线超差和整个金属结构产生变形等。

起重机主梁的下挠、旁弯、腹板波浪等几种变形往往会同时出现，相互关联、相互影响。严重影响着起重机的使用性能。

3、主梁变形对起重机使用性能的影响

3．1对小车运行的影响

如果起重机主梁在空载时巳出现下挠变形，满载后小车轨道将产生较大的坡度。当小车由跨中开往两端时，不仅要克服小车的正常运行阻力，而且还要克服因轨道斜坡而产生的爬坡附加阻力。据粗略计算，当主梁下挠值达L／500时，小车运行的附加阻力将增加40％左右，这将影响小车运行机构的使用寿命，有的甚至造成损坏机构的事故。如我们中天钢铁的某起重机因主梁严重下挠，使小车运行电动机经常烧坏。另外，小车由两端向跨中运行时，还会出现“打滑”、制动后自行“溜车”等现象，严重影响起重机的正常工作。

3．2对大车运行机构的影响

对于集中驱动的起重机，当采用齿轮联轴器时，其允许偏角只有0°30'，而这个允许量已在机械安装时用掉一部分。如果运行机构随主梁大幅度下沉，则起重机运行时将可能造成齿轮联轴器的齿部折断，传动轴扭弯或联接螺栓断裂等

3.3其它影响

对于双梁桥式起重机，由于两根主梁下挠的程度不同，造成小车的四个车轮不能同时与轨道接触而出现小车“三条腿”现象，使小车架受力不均。同时，由于主梁的下挠，往往带动主梁水平旁弯，使小车轨距减小或增大，造成小车运行夹轨或脱轨现象。另外，主梁下挠严重时，还将导致主梁焊缝开裂，甚至可能造成重大的设备和人身事故。

4、桥架变形的原因分析

桥式起重机箱形主梁下挠的原因很多，有制造方面的，有运输安装方面的，也有使用方面的，概况起来有如下几点。

4.1主梁结构内应力的影响

由于箱形主梁在制造过程中的强制组装控制变形，使板材内部产生内应力，这种内应力在起重机的使用过程中会使主梁产生下挠。另外，箱形主梁在焊接过程中，由于局部的不均匀加热，造成焊缝及其附近的加热区金属的收缩，导致主梁内部产生残余内应力。这些内应力与起重机受载后的主梁内部产生的工作应力迭加后，使结构的某些部位应力值超过材料的屈服极限，从而产生塑性变形，最后促成主梁下挠变形。

4.2超载及不合理使用的影响

通用桥式起重机一般是按正常的工作条件设计的，对超载和不合理使用是无法进行考虑的。但不少单位由于原设计选择的起重机不适合，或由于安装以后生产情况变化的需要，使起重机长期处于超载使用，造成起重机主梁下挠变形。因此，加强起重设备的使用管理，严格控制超载使用是非常必要的。

4.3修理不当带来的影响

在主梁上盖板上加热（气割或焊接）会使主梁下挠，在走台加热会使主梁向内旁弯。所以，应尽量避免在桥梁结构上随意加热，如果实在不可避免时，则应采取防止或减小变形的措施。如拆换小车轨道时，应铲下压板，而不用气割。

5.桥架变形的检查及测量方法

5.1 检查项目

起重机在使用过程中，如果发现有不正常现象，如大车啃轨、小车爬坡或溜车、机械传动零部件多次损坏等。其主要原因之一是由于桥架的变形所引起。为此，应对起重机桥架的各部位尺寸进行详细的检查。检查的主要项目有：主梁的上拱度、水平旁弯、跨度、腹板波浪变形及桥架对角线差等。

5.2 测量方法

首先，应把要检测的起重机停放在用经纬仪检测过，且两边的大车轨道面在同一水平面的部位，并设法防止车轮在检测过程中串动而影响检测结果。测量时，起重小车要位于跨端或吊放在地面上。跨中不得有支撑。

5.2.1主梁上拱度（下挠度）的测量

测量主梁上拱度（下挠度）的方法主要有拉钢丝测量法和水平仪测量法。

1）. 拉钢丝测量法。采用直径为0.49--0.52mm的钢丝。将钢丝小车固定在主梁一端的上盖板上，主梁的另一端固定滑轮座。在跨端中心位置立等高为H的撑杆。由钢丝小车拉钢丝过撑杆顶，在绕过定滑轮用20kg的重锤张紧。然后，用规格为150--300mm的钢直尺进行测量，测量位置在跨中，钢直尺垂直于上盖板，靠近钢丝，量出从上盖板表面至钢丝的距离h1或h1

’，即可求得主梁拱度。

2）水平仪法。用水平仪测量时，将水平仪架设在适当位置上，如在厂房内同一轨道上的另一台桥式起重机，把座尺或钢直尺置于上盖板偏离轨道压板处，首先用水平仪测量两跨端中心处h0值，然后测量跨中h值，则主梁跨中拱度为

F=h0-h

式中  h0----两跨端中心处平均标高值，h0=

      h------主梁跨中处标高。

水平仪也可放在地面上进行测量，此时需在主梁内侧上盖板处（长筋板处）自由悬挂一标尺，水平仪距标尺15-20m左右，即可测量主梁跨中的上拱值或下挠值。在地面上进行测量可以使测量人员远离吊车，所以比较安全，精度较高。

在上述两种方法中，拉钢丝测量法使用较普遍，它简单易行，不要什么特殊仪器，测量比较准确，特别是在维修时，可随时检查拱度的变化情况。但不论采用哪种方法，其测量点均应选在主梁的加筋板处，避免因上盖板的波浪变形而引起测量误差。

5.2.2  主梁水平旁弯的测量

主梁水平弯曲的测量方法是将带钢丝的线车或夹具直接固定在主梁的两端，两基准支座设在主梁两端距上盖板100mm处的腹板上，两端之间的距离L3为实际距离，过两基准支座拉钢丝，主梁两端钢丝到腹板的距离为H1。然后，在主梁跨中用钢尺测量钢丝到腹板之间的距离h，则主梁的水平弯曲值为：

F=h-H1

式中  h------主梁跨中钢丝到腹板的距离；

      H1-----主梁两端钢丝到腹板的距离。

因为钢丝的悬垂量不影响水平的测量，所以钢丝的直径和拉力不作规定。

5.2.3同一截面小车轨道高低差的测量

测量方法是采用拉钢丝法，将钢丝小车固定在主梁一端每根轨道的纵向中心线上。另一端固定滑轮用撑杆垫在轨道的两端。然后，用钢直尺测量两根主梁在同一截面上轨顶到钢丝的距离。测得的对应尺寸之差的最大值即为轨道的高低差。

6.桥架变形的修理

目前桥架变形的修理方法有预应力法，“预应力张力器”法和火焰矫正法。预应力法和火焰矫正法是修理桥架变形的传统方法，而“预应力张力器”法修复主梁下挠则是近年来出现的新技术。上述各种方法各有特点，各单位可根据实际情况选用。对于主梁有轻微下挠，且主梁的水平弯曲和腹板的波浪变形超差不大时，一般采用预应力法和“预应力张力器”法；而对于主梁下挠严重、同时两主梁向内侧水平弯曲用主梁的两腹板有明显波浪变形，一般只能采用火焰矫正法。本文仅叙述用预应力法修复主梁下挠。

用预应力法修复主梁下挠。用预应力法修复桥式起重机主梁的下挠，就是在主梁下盖板处焊上支座，再根据主梁的下挠程度，在支座上装上几根经过计算的预应力钢筋，如图10所示。通过张拉预应力钢筋，使主梁的下部增加一个偏心压力，促使主梁向上弯曲，以达到恢复规定拱度的目的。另外，由于在主梁下部装置了预应力钢筋，主梁截面积有所增加，修复后的主梁承载能力也可以得到提高。

这种方法具有修理周期短，施工简单，操作方便，成本低等优点。但只适用于小吨位且主梁下挠较小的起重机。

7、结论

“预应力张拉器”修复主梁下挠。近年来，在国内出现了一种用“预应力张拉器” 修复主梁下挠的新方法。这种修理主梁下挠的新方法是在起重机主梁下部安装预应力张拉系统，通过张拉器产生的均匀同步张拉力来恢复主梁的上拱。该技术具有如下特点：

1）.施工时起重机梁架保持原位，不落车，不占场地。

2）.张拉工艺性好，工作量小，施工方便。

3）.设备停机时间短，修复费用低，修复彻底，可靠。

4）.张拉器体积小，重量轻，除能够修复起重机主梁下挠变形外，还能增加其结构物的强度，刚度和承载能力。

5）.主梁在修复后的使用过程中，如预应力减小，可随时用张拉器再张拉，以维持张拉效果。

6）.张拉器已系列化、标准化，适用箱式、桁架式桥吊或门吊、吨位：1--75吨，跨度不限。

8.参考文献

[1]《机修手册》, 陈德云  张忠伦  黄承金, 机械工业出版社, 2002-06。

[2]《机械修理大全》第2卷, 王修斌，程良骏, 辽宁科学技术出版社1993-12