摘要: 本文主要分析了橋式起重機出現主梁下撓、啃軌現象的處理方法，提高了設備利用率，保證正常生產。

　　關鍵詞:起重機;車輪;啃軌

　　Abstract: This paper mainly analyzes the processing methods of main beam downwarping and skew on bridge crane, which improves equipment utilization, ensures the normal production.

　　Key words: crane; wheel; skew

　　中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　起重機空載時主梁應具有均勻上拱,主梁剛度的不足, 會造成主梁承載后下撓過大, 從而影響起重小車的使用性能, 增大其運行阻力, 使重載小車向跨端運行時爬坡或向跨中運行時溜車, 引起制動定位不準確, 而且惡化了主梁的受力狀況, 容易造成事故。

　　起重機的啃軌是其大車或小車在軌道上相對歪斜狀態下運行到某一限度后的結果，啃軌有多種表現形式，有時一個車輪啃軌，有時幾個車輪同時啃軌，往返運行的同側啃軌或往返運行時分別在兩側都有啃軌等。大車啃軌的危害尤為嚴重，拉鋼絲繩法在處理橋式起重機主梁變形中具有方便、實用、便于維護等優點。圓弧輪、軌結構形式對處理和預防起重機啃軌有很好的效果。

　　1 拉鋼絲繩法處理起重機主梁撓度

　　1. 1 預應力矯正法原理

　　預應力矯正法矯正下撓，是在主梁的下蓋板兩端焊上兩個支承架，然后把若干根兩端帶有螺紋的拉桿穿過支撐架，擰緊螺母，使拉桿受到張拉，主梁偏心受壓，使主梁向上拱起，從而達到矯正起重機主梁下撓恢復上拱的目的見圖1。

　　圖1 預應力矯正法

　　1. 2 拉鋼絲繩法處理主梁撓度

　　拉鋼絲繩法是對設計、計算選定的鋼絲繩兩端壓制繩扣, 并在繩扣內套入拉桿, 穿過支座。通過旋緊拉緊螺母, 對主梁施加偏心拉力, 使主梁恢復上拱度, 同時進一步提高主梁承載能力。

　　拉鋼絲繩法的力學原理( 如圖2 所示) , 就是通過旋緊張拉螺母, 給支座一個外力( P 表示) 。根據力的平移原理, 把力P 移到主梁中性軸上A、B 兩點, 便需要加上兩對大小相等方向相反的力P1 和P2, 且P1= P2= P, P 分別與P1、P2 形成力偶M, 這兩個力偶的作用就會使主梁向上變形產生上拱。

　　1主梁; 2支座

　　圖2 預應力原理簡圖

　　1. 3 拉鋼絲繩法的理論計算

　　(1) 確定矯正量fc= f + F其中: fc 為主梁中心總矯正量; f 為主梁矯正

　　前, 空載時跨度中心下撓值; F 為主梁矯正后, 要求達到的上拱度。

　　( 2) 主梁無載荷作用產生的上拱度。假設鋼絲繩內力為單位力( 10 kN= 1tf) 時, 根據材料力學組合變形理論得:

　　其中: S 為大車跨度; L e 為鋼絲繩計算長度; Ek為主梁彈性模量; J x 為主梁截面繞中性軸X 慣性矩; ex 為鋼絲繩對截面中性軸X 距離。

　　(3) 主梁所需鋼絲繩張拉力 (4) 確定鋼絲繩型號、直徑、根數及強度。型號: ;繩拉力: T= Ae[ ] ; 根數: 其中: [ ] 為鋼絲繩公稱抗拉強度; Ae 為鋼絲繩有效截面積。

　　(5) 小車滿載停于主梁中部, 鋼絲繩所受附加壓力( 后增力) 。根據變形相等原理:

　　其中: 􀀁1p為小車輪壓引起主梁下撓使鋼絲繩拉長變形量; N2􀀁1 為鋼絲繩受附加拉力引起主梁拉長變形量; N2􀀁1 為鋼絲繩附加拉力引起主梁壓縮變形量; N2􀀁m 為鋼絲繩附加拉力引起主梁上拱后, 鋼絲繩變形量減小值。

　　(6) 鋼絲繩有后增力后, 承受的最大張拉力及最大應力:

　　(7) 主梁下蓋板與支座背板間焊接強度校驗最大焊接應力:

　　其中: AH為焊縫有效截面積, AH = 0. 7l h; WH為焊縫抗彎截面摸數, ( h 為焊縫高度,L 為焊縫長度) ; MH 為焊縫最大彎矩; [ ] 為焊縫許用剪應力, 一般采用[ ] = 7 000 MPa。

　　(8) 拉桿強度校驗拉桿張拉部位拉應力:

　　其中: [ ] 為拉桿張拉部位許用拉應力。

　　2 圓弧輪及軌法處理起重機啃軌

　　2. 1 􀀁 圓弧輪及軌法原理

　　起重機的車輪與軌道接觸方式一般為點接觸或線接觸兩種, 車輪一般都帶有輪緣, 起著導向作用。如圖3 所示, 圓弧輪、軌結構形式是凹凸面圓弧上兩

　　點接觸, 不需要輪緣承受側向力, 免除了輪緣與軌道的摩擦, 避免了啃軌現象發生。

　　1 車輪; 2 軌道

　　圖3 􀀁 圓弧輪、軌結構形式簡圖

　　2. 2 圓弧輪及軌承載能力計算

　　(1) 車輪踏面疲勞計算載荷。

　　其中: Pmax 為車輪最大輪壓, ( kN) ; Pmin為車輪最小輪壓,

　　;G0 為小車質量; Gc 為起重量。

　　(2) 標準輪、軌結構形式的承載能力[ 4] , 輪、軌線接觸局部擠壓強度:

　　其中: K 1 為與材料有關的許用接觸應力常數;C1 為轉速系數; C2 為工作級別系數; Dc 為車輪線接觸踏面直徑; L 為車輪與軌道有效接觸長度。輪、軌點接觸局部擠壓強度:

　　其中: K 2 為與材料有關的許用接觸應力常數;C 1 為轉速系數; C 2 為工作級別系數; R 1為曲率半徑, 車輪點接觸部位與軌道曲率半徑中的大值, 車輪的曲率半徑r1􀀁= Dc􀀁/ 2, 軌道曲率半徑, 按標準軌道由手冊查取; M1 為由r􀀁/ R1 ( r􀀁為r1􀀁、R1中的小值) 所確定的系數。

　　2. 3 圓弧輪及軌局部擠壓強度

　　設計中取圓弧輪、軌接觸點壓力角度( 軌道對車輪的支力方向與垂直方向) 為30􀀁, 因此圓弧輪、軌局部擠壓強度計算公式:

　　其中: K 3 為與材料有關的許用接觸應力常數;R2 為曲率半徑, 車輪雙點接觸部位與軌道曲率半徑中的大值, 車輪的曲率半徑r2􀀁( mm) 和軌道的曲率半徑R2 (mm) 由設計選取; M2 ( M1) 為r􀀁/ ( r􀀁為r2􀀁、R2􀀁中的小值) 所確定的系數。

　　2. 4 兩種輪及軌結構形式比較

　　由公式Pc2和P c3所示, 系數K 2 (K 3) 、C1、C2 分別是與車輪材料、車輪轉速、起重機工作級別有關,而與輪、軌結構形式無關, 因此系數K 2(K 3) 、C1、C2在公式中取值相同, 則:

　　由公式P c2、P c3可知, 只要在設計中, 適當選取r2􀀁和R2􀀁值, 一般P c3可達到(2～ 4) 倍P c2。

　　3 結論

　　(1) 拉鋼絲繩法處理起重機主梁變形的優點: 􀀁施工簡便、工期短, 便于檢修、維護;鋼絲繩標準化程度高、輕便、強度高、韌性好、選材容易、易于搬運;

　　鋼絲繩在張拉中具有較高的抗扭轉能力; 張拉時可實現一個拉桿同時張拉多根鋼絲繩, 降低了張拉次數。

　　(2) 圓弧輪、軌法處理和預防起重機啃軌的優點:車輪與軌道之間為純滾動運行, 消除了輪緣與軌道之間的摩擦, 消除了附加阻力, 延長了車輪和軌

　　道壽命;可減小車輪尺寸, 提高軌道的承載能力;減小了車輪和軌道重量, 減輕車輪安裝、更換及調整的工作量;可實現起重機在運行過程中自行調整跑偏, 達到自運行目的。

　　參考文獻

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