橋式抓斗卸船機短軌焊縫頻繁開裂的原因分析和解決方法

趙偉

摘 要：橋式抓斗卸船機廣泛適用于中、小港口卸船或發電廠碼頭船舶的卸礦作業，具有速度快、效率高的特點。它通過主小車將滿載貨物的抓斗由貨艙運行至漏斗放料，然后再將抓斗運行至貨艙上方抓取貨物。卸船機大梁承軌梁上鋪設有小車軌道，供主小車運行。主小車在小車軌道上做著往復變載的加減速運動，對小車軌道要求很高。若小車軌道出現問題，不但影響小車的平穩運行，而且對鋼結構造成較大的沖擊，造成極大的安全隱患。該文對橋式抓斗卸船機小車軌道使用過程中最常見的短軌焊縫開裂問題做出了分析，并針對此問題提出了解決的方案，保證小車機構運行的平穩和安全。

關鍵字： 橋式卸船機 小車軌道 短軌 軌道墊板

中圖分類號：U653 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0066-01

1 橋式抓斗卸船機短軌焊縫頻繁開裂的原因分析

抓斗卸船機主小車軌道鋪設在卸船機前后大梁內側的承軌梁上，以供主小車往復行走，主小車行走軌道全長86.450 m，由前大梁軌道和后大梁軌道組成，在前后大梁對接端分別焊接一根短軌，其長度為1.5 m，短軌底部鋪有不銹鋼軌道墊板，其余直軌道下鋪設的為復合橡膠板。

前后大梁兩段軌道在接頭位置焊接短軌有重要的作用，它方便在軌道鋪設時對接頭的定位，最大程度保證軌道接頭配合的精確度，最大限度的減少小車過接縫時產生的沖擊，另一方面，由于前后大梁軌道較長，材料為110-Gr，雖然保證了軌道有足夠的硬度但是彈性差、塑性低，使軌道在溫度和沖擊等因素影響下產生伸縮時，彈性較好的焊接接頭能夠補償這些形變，不至于軌道炸裂，再有，由于短軌在接頭位置所受沖擊較大，容易損壞，短軌更換相對容易，使該位置維修比較方便。

但該主小車軌道結構在使用中，短軌與直軌的焊接位置出現了焊縫頻繁開裂的情況，針對此問題，做了以下幾點分析。

（1）道接頭的存在，當主小車經過接頭時，必然在接頭位置產生振動。振動是由于車輪通過接口處產生變加速運動引起的。下面對車輪在軌道接頭處垂直方向上產生的變加速度進行分析。設兩段軌道接頭縫隙寬L，車輪在接頭處運動垂直方向上將會產生一個高度差h，由于車輪通過接縫的時間很短，在很短的時間內完成小車重心的下落和升起，將產生相當大的加速度變化，這樣感到振動就比較強烈，它的加速度在接頭中產生了斷點，加速度從一個方向躍遷到相反的方向，它的效果就相當于一次碰撞。

（2）焊接短軌焊接接頭裂縫后，都要對堆焊后的焊接接頭進行打磨，所以，由于頻繁的焊接而造成對該位置頻繁打磨，使直短軌焊縫位置出現凹面，此凹面影響面積較大，無法進行堆焊修復，當主小車經過該凹面時，會產生短時間變加速運動，增加了主小車在該位置對軌道的沖擊，使軌道在該位置出現明顯的振動，這樣更加劇了軌道焊縫的破壞，增加了軌道壓板的負擔。

（3）主小車經過短軌接頭，直短軌焊縫時產生的沖擊和振動，使整個短軌部分的軌道壓板長期受到交變應力的作用，軌道壓板底座與承軌梁間的焊接面出現金屬疲勞，現場多次出現短軌周圍尤其是短軌接頭軌道壓板底座焊縫開裂和軌道壓板螺栓剪斷的情況，此問題若不及時處理，脫開的軌道壓板可能會在作業過程中從40 m的高空墜落，造成極大的生產安全隱患。

（4）車軌道的短軌部分下側鋪設鋼軌道墊板，其余軌道下為復合橡膠板，兩種軌道墊板的接頭在直短軌焊縫的正下方。在軌道使用初期，因為復合橡膠板的形變大于鋼制短軌墊板，所以在主小車經過時兩軌道墊板對接面會出現瞬時高度差h，小車每次經過墊板對接面都會產生輕微振蕩，這種振蕩會直接作用于直短軌焊縫處，隨著小車軌道的使用，復合橡膠墊板失去彈性產生不可逆的壓縮形變，在端頭下沉，而短軌鋼墊板的壓縮變形很小，這就使墊板接頭處產生了持續存在的高度差H，使主軌道端頭下側無支撐，直短軌焊縫開始承受彎距，應力集中作用在直短軌焊縫處，造成直短軌焊縫更加頻繁的開裂。

2 橋式抓斗卸船機短軌焊縫頻繁開裂問題解決的方法

在設備上，我們針對短軌和軌道墊板存在的問題，提出以下三點改造措施。

2.1 對短軌進行改造

針對主軌道在短軌焊縫處由于反復焊接造成的金屬結構變化和焊縫處出現凹面的情況，我們改變了原有短軌的長度，用長2.65 m的長短軌替換原有短軌，加長了1.15 m，通過這項改造措施，既剔除了原有直軌在焊接端面金屬內部結構平衡受到破壞的部分，又將直軌由于打磨而產生的凹面去掉了，增加了直短軌焊縫的強度，從根本上解決了小車經過凹面時由于變加速度而使焊縫位置震動的問題，提高了直短軌焊接位置的使用壽命，并且減少了直軌的使用，避免了對出現凹面且端面金屬結構破壞的直軌的更換。

2.2 對短軌墊板進行改造

針對軌道墊板接頭橡膠板端頭下沉產生高度差影響直軌和短軌焊縫的問題，我們采用了長度為2.95 m的短軌墊板，與長2.65 m的短軌配合使用，這樣就將直軌和短軌焊縫與墊板接頭錯開了30 cm，使焊縫直接坐落在短軌鋼墊板上，保證了軌道焊縫下墊板的剛性，能夠穩定的起到支撐作用，避免了墊板端頭下沉對軌道焊縫的影響，提高了直短軌焊縫的使用壽命。

2.3 軌道壓板整體更新

軌道壓板在主小車軌道的長期使用后，在頻繁的振動和沖擊作用下，各個軌道壓板尤其是短軌周邊壓板均已出現疲勞損傷，解決壓板疲勞壽命的問題，從根本上解決軌道壓板安全隱患最簡單有效的方法就是軌道壓板的定期更新。根據以上判斷，我們將小車軌道壓板進行整體更換，在更換前，先將原有的軌道壓板的焊肉處理干凈，然后壓板重新施焊，保證了壓板焊接面的疲勞強度，對壓板定位塊重新調節，保證壓板對軌道的準確定位和可靠的固定。

3 結語

我們經過上述三個方面的改造后，曹妃甸礦石碼頭一期各個卸船機小車軌道使用穩定，未再發現小車軌道焊縫開裂和軌道壓板脫落的問題，并且極少發生小車軌道螺栓剪斷的情況。

通過以上解決方法的使用，大大提高了小車運行的穩定性和小車軌道的使用可靠性。小車軌道維修需要維修人員在40 m的高空上，站在0.36 m承軌梁的狹小空間處維修，屬于高危維修，這項改造降低了小車軌道維修的次數，也就是降低了該種高危維修的次數，從而在一定程度上避免了維修安全事故發生，具有深遠的安全意義。

參考文獻

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