橋式抓斗卸船機大車行走軌道改造探討

摘 要：我公司橋式抓斗卸船機大車行走軌道分為海側、陸側。單側全長270米，型號為QU100型重軌。由于卸船機運行過程中海側軌道頻繁受力橡膠墊板老化，軌道焊口開裂、下陷等故障頻繁發生，最終導致卸船機機械故障。

關鍵詞：卸船機；軌道；改造

廣東大唐國際潮州發電有限責任公司（以下簡稱潮州發電廠）卸船機大車軌道分為海側、陸側，單側全長270米，型號為QU100型重軌。卸船機出力為1500t/h，自重1250T，輪壓小于等于520KN。卸船機軌道處于機械和土建工程之間一個結合領域，通常情況下，機械工程師只是關注運行設備本身所存在的問題，而土建工程師關心的僅是軌道基礎結構是否安全可靠，而對介于二者之間的卸船機軌道，由于沒有專門的工程技術人員來研究，所以這里會經常出現各種問題，目前國內現有的大部分卸船機等運行設備的每段軌道采用的是魚尾板螺栓固定的連接方式，卸船機鋼軌固定件大都采用的是鐵路軌道專用的扣件。如果卸船機是處于高速高工作周期，或卸船機輪壓很大，那么軌道和卸船機損壞的問題就相應產生了。

1 卸船機大車行走軌道目前在存在的問題

（1）鋼軌之間用魚尾板螺栓固定的連接方式，鋼軌之間的接口有間隙，當卸船機在通過鋼軌接口時對軌道產生強烈振動、沖擊，大車行走機構會出現車輪軸承損壞等故障。

（2）壓板及魚尾板螺栓由于直接承受軌道傳來的力會出現松動、脫落現象，需要定期檢查緊固。

（3）鋼軌出現磨損、啃軌現象，鋼軌在接口處出現錯位、變形，對鋼軌進行修復費工費時。

（4）鋼軌下的膠泥基礎破碎，產生局部下沉，當卸船機在此處通過時造成大車行走機構損壞，尤其在鋼軌接口處，損壞情況最為嚴重。

2 鋼軌固定系統損壞原因及柔性固定系統解決方案

（1）國內大部分卸船機軌道一般都是采用魚尾板螺栓的連接方式，鋼軌與鋼軌之間有一個間隙，每當卸船機的大車車輪通過鋼軌接口處時，會產生較大的沖擊和振動，頻繁的沖擊和振動會造成壓板固定螺栓和魚尾板固定螺栓松動導致鋼軌變形，壓碎鋼軌接口處下面的膠泥層，導致鋼軌下沉，甚至造成鋼軌接口處兩軌頂面高低不平、錯開等現象。同時也會使卸船機受損，發生卸船機車輪的輪緣的磨損、軸承損壞、行走機構鉸軸損壞等事故。

采用焊接方式連接鋼軌，消除軌道與軌道之間的間隙，是軌道直接連接屬于無縫連接，這樣當車輪通過軌道時就不會對軌道造成沖擊和振動。鋼軌固定采用可調式壓板，壓板可以調節具有抗側向力的自鎖功能；壓板和軌道接觸處為硫化橡膠塊，垂直方向以彈性力壓緊鋼軌，可以釋放因為鋼軌受熱、受冷而增加的鋼軌內應力。

（2）卸船機的鋼軌是熱軋的，鋼軌底面是一個不平的面，把這樣的一個底面不平的鋼軌直接安置在混凝土基礎上，最初混凝土與鋼軌之間的接觸面會變成和鋼軌一樣的表面，然而鋼軌熱脹冷縮導致鋼軌縱向伸縮，會使鋼軌底面置于成峰狀的小顆粒上，當卸船機運行時，卸船機的正壓力就會使這些顆粒碾碎，周而復始，混凝土基礎就會遭到嚴重破損，引起鋼軌下沉。

為解決這個問題，可以在鋼軌和混凝土表面之間鋪設鋼墊板，增加鋼軌抗彎截面模量；在鋼軌與鋼墊板之間鋪設膠墊板解決鋼軌底面與鋼墊板表面不平的問題，使輪壓的正壓力在鋼軌和混凝土基礎之間起到個緩沖的作用；在鋼墊板和混凝土之間，采用軌道專用膠泥保護混凝土基礎，這種形式的膠泥抗壓強度高，有很強的抗沖擊、抗震動性，可將鋼墊板和水泥牢固的粘合在一起，成形后尺寸穩定，不產生塑性收縮現象，其的流動性能很好，便于現場施工。

（3）當卸船機車輪沿軌道行走時，在車輪前后兩端的鋼軌會被垂直提起，雖然這種在垂直方向提起的量很小，但由此產生的力卻很大。這個提升力足以使任何以硬碰硬固定鋼軌的壓板螺栓松動，甚至造成損壞。采用可調式壓板可以很好地解決這個問題。壓板夾上有一橡膠塊，橡膠塊的材料為合成彈性橡膠，壓板夾通過這個橡膠塊以彈性力壓緊鋼軌。橡膠塊可以保護壓板螺栓不會因為鋼軌向上的提升力松動或斷裂。

（4）卸船機在雨天行走時，軌道基礎承受的沖擊力較大，容易造成軌道水泥基礎開裂，雨水會流入混泥土基礎。由于水是不可壓縮的，它流入后會被擠出去，水的流入和擠壓的不斷重復，造成混泥土基礎磨損和侵蝕。在鋼墊板和混凝土之間灌注軌道專用膠泥可以解決這個問題。另因為潮州發電廠碼頭面長期用水沖洗，水的不斷滲入和被擠出導致軌道基礎出現空洞，造成軌道下沉，水進入后加速了橡膠墊板、鋼墊板及固定螺栓的老化和銹蝕，影響軌道的正常生產運行。在軌道混凝土基礎澆筑瀝青砂可以有效地避免上述問題的產生，從而延長卸船機軌道的使用壽命。

3 鋼軌的安裝工藝

3.1 安裝前檢查

安裝前首先檢查鋼墊板和鋼軌是否有彎曲變形。發現鋼軌和鋼墊板彎曲變形必須校正后再安裝。

3.2 安裝順序

鋪設鋼墊板→測量調整鋼墊板的標高→焊壓板底座→灌軌道專用膠泥→鋪設膠墊板→安裝鋼軌→鋼軌接口焊接→測量軌道直線度并按規定扭矩緊固壓板螺栓。

3.3 鋼墊板的安裝

安裝鋼墊板之前，應先將基礎混凝土槽內的的雜物清理干凈。依照圖紙規定安裝鋼墊板，用調校螺栓準確地調整鋼墊板的標高一致。按照“壓板的安裝說明”的要求將壓板底座焊接在鋼墊板上，壓板的間距詳見施工圖紙的要求。在每塊鋼墊板之間留10mm連接縫，鋼墊板水平調整，并初緊預埋螺栓。

3.4 壓板底座現場焊接

壓板底座焊接在現場工地進行，建議按如下步驟進行：

（1）將鋼墊板的開孔穿入預埋螺栓并安放到位，調整鋼墊板上的調校螺栓對鋼墊板進行水平調整，這時不要上緊螺母。（2）在鋼墊板上要焊接壓板底座處做預熱處理并清潔表面。（3）將壓板底座按安裝尺寸焊接在鋼墊板。（4）讓鋼墊板自然冷卻到大氣溫度。（5）鋼墊板進行水平精確調整。

注意：絕不允許先灌膠泥，再焊壓板底座。

3.5 澆灌膠泥

應按照生產廠家提供的施工作業方法進行。必須嚴格按照生產廠家提供的配比進行攪拌，未經過生產廠家技術人員的同意，不得任意增減加水量。應特別注意，在灌注前必須再次清除鋼墊板與軌道基礎之間殘留的各種垃圾（可用壓縮空氣清除），并要用水充分濕潤將與膠泥接觸的混凝土表面，并不得留有積水（可用壓縮空氣清除）。為了使鋼墊板下的空氣排出，灌注應只從一面到另一面，一端到另一端。在灌注過程中，不可用力敲擊鋼墊板。當灌澆膠泥凝固后，應松開調校螺栓，并上緊預埋螺栓。調校螺栓松脫后所遺留的孔應及時用膠泥砂漿填補。在灌漿結束后，需保持膠泥濕潤至少72小時以上。在氣溫高于21℃時，可采用蓋濕草包或濕麻袋養護，時間不得少于72小時。

3.6 安裝膠墊板

膠墊板的帶槽面應與鋼軌底面相接觸。膠墊板應連續式的鋪設，膠墊板與膠墊板之間的接口應與鋼軌接口和鋼墊板的接口錯開布置。在軌道兩個端頭的鋼墊板表面上各焊一塊與鋼軌底寬一樣的鋼片，防止膠墊板從側面滑出。

3.7 鋼軌定位固定

在焊接前，鋼軌應放在膠墊板并上小心謹慎地調校至正確的定位線。調校完成后應立刻把壓板夾上緊（上緊扭矩為250NM），當整條鋼軌完成調校后，應重新檢查壓板螺栓的上緊扭矩。在鋼軌焊縫3米的范圍內，壓板夾則不用上緊，以備焊接時可以將鋼軌抬起。在調整鋼軌的同時，需隨時檢查膠墊板的情況，保證膠墊板不致側面露出鋼軌底面。當全條軌道完成調校后，需再次檢查壓板夾位置及壓板螺栓的扭矩。壓板底座平行于鋼軌軸線，離鋼軌邊緣10mm，詳見圖1所示。

3.8 鋼軌接口的焊接說明

（1）每段鋼軌間的焊接縫為15-18mm，焊條應為低氫型焊條的機械特性和鋼軌的機械特性應相符。焊條使用前，應進行烘干，焊條從烘干箱取出后應放在保溫桶里。在焊接前應使用電解質的黃銅所制成銅模件包圍焊縫的底部和兩側，以防熔化金屬外流。旁模件應有足夠的寬度以防熔化金屬外溢，旁模件和鋼軌間應留有約2mm的空間，用以清除焊渣。焊接前選用適當尺寸的瓷磚作為隔熱物料，在鋼軌底面和膠墊板表面應放置隔熱物料，以保護膠墊板。對鋼軌焊口處進行預熱，預熱范圍為焊接縫兩側至少150mm，預熱溫度控制在200℃-250℃之間。

（2）鋼軌放在底模件上后，放上一塊小碳鋼片。焊接時，首先應沿小鋼片側熔接金屬，并應確保鋼軌與小鋼片完全熔接。焊接第一行后，應立刻清除熔渣，并放置第一對旁模件，然后進行第二行的焊接。焊接時應一邊焊接一邊透過模件和鋼軌間空隙清除熔渣。如熔渣在換焊條后已有冷卻跡象，電焊工必須確保硬化了的熔渣完全熔入熔接金屬內。焊條應盡量保持垂直，并應以勻速、平穩從一側焊至另一側，使熔渣可以從鋼軌與銅模件之間的空隙流走。當鋼軌底部的焊接完成后，可放入與鋼軌弧度相配的旁模件，旁模件與鋼軌間必須留有空隙以供熔渣流出。重復以上步驟直至焊接部位的焊料略高于鋼軌頂部1至2mm。焊接完成后，鋼軌應立即蓋上毛氈等隔熱物。焊接完成后15分鐘，可以拆除旁模件及底模板并對模板進行清潔。拆除銅模件后應立即用毛氈等隔熱物覆蓋焊口處。冷卻所需時間至少為12小時，毛氈及保護膠墊板的隔熱層可在焊縫溫度低于60℃以下時拆除。毛氈及保護膠墊板的隔熱層拆除后對鋼軌焊口處進行磨光處理，軌道上端面必須打磨平滑。

（3）鋁熱焊與手工焊的優缺點：鋁熱焊優點，焊口質量好，不容易夾渣，焊材和母材的材質完全一致，焊接效率高，焊接工程不受人為因素影響，比如清渣不徹底啊，預熱不均勻等等，缺點造價高。手工焊優點，方便靈活，對作業空間要求不高，尤其是高空焊接，價格便宜，缺點，對焊工的要求高，焊條材質和母材不一致，焊接速度慢，預熱溫度低。

4 結束語

文章對傳統的軌道固定系統損壞的原因及卸船機大車軌道的施工工藝進行了分析。通過對卸船機大車行走軌道損壞的原因、施工工藝及施工過程中的注意事項闡述，對卸船機如何保證和提高軌道的可靠性上有一定的參考和借鑒作用。

作者簡介：崔曉峰（1984-），男，內蒙古通遼人，工程師，工學學士，從事火電廠設備管理工作。