橋式抓斗卸船機(jī)大車行走軌道改造探討

摘 要：我公司橋式抓斗卸船機(jī)大車行走軌道分為海側(cè)、陸側(cè)。單側(cè)全長(zhǎng)270米，型號(hào)為QU100型重軌。由于卸船機(jī)運(yùn)行過(guò)程中海側(cè)軌道頻繁受力橡膠墊板老化，軌道焊口開(kāi)裂、下陷等故障頻繁發(fā)生，最終導(dǎo)致卸船機(jī)機(jī)械故障。

關(guān)鍵詞：卸船機(jī)；軌道；改造

廣東大唐國(guó)際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱潮州發(fā)電廠）卸船機(jī)大車軌道分為海側(cè)、陸側(cè)，單側(cè)全長(zhǎng)270米，型號(hào)為QU100型重軌。卸船機(jī)出力為1500t/h，自重1250T，輪壓小于等于520KN。卸船機(jī)軌道處于機(jī)械和土建工程之間一個(gè)結(jié)合領(lǐng)域，通常情況下，機(jī)械工程師只是關(guān)注運(yùn)行設(shè)備本身所存在的問(wèn)題，而土建工程師關(guān)心的僅是軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是否安全可靠，而對(duì)介于二者之間的卸船機(jī)軌道，由于沒(méi)有專門的工程技術(shù)人員來(lái)研究，所以這里會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的大部分卸船機(jī)等運(yùn)行設(shè)備的每段軌道采用的是魚(yú)尾板螺栓固定的連接方式，卸船機(jī)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(jī)是處于高速高工作周期，或卸船機(jī)輪壓很大，那么軌道和卸船機(jī)損壞的問(wèn)題就相應(yīng)產(chǎn)生了。

1 卸船機(jī)大車行走軌道目前在存在的問(wèn)題

（1）鋼軌之間用魚(yú)尾板螺栓固定的連接方式，鋼軌之間的接口有間隙，當(dāng)卸船機(jī)在通過(guò)鋼軌接口時(shí)對(duì)軌道產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)、沖擊，大車行走機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)車輪軸承損壞等故障。

（2）壓板及魚(yú)尾板螺栓由于直接承受軌道傳來(lái)的力會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)、脫落現(xiàn)象，需要定期檢查緊固。

（3）鋼軌出現(xiàn)磨損、啃軌現(xiàn)象，鋼軌在接口處出現(xiàn)錯(cuò)位、變形，對(duì)鋼軌進(jìn)行修復(fù)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

（4）鋼軌下的膠泥基礎(chǔ)破碎，產(chǎn)生局部下沉，當(dāng)卸船機(jī)在此處通過(guò)時(shí)造成大車行走機(jī)構(gòu)損壞，尤其在鋼軌接口處，損壞情況最為嚴(yán)重。

2 鋼軌固定系統(tǒng)損壞原因及柔性固定系統(tǒng)解決方案

（1）國(guó)內(nèi)大部分卸船機(jī)軌道一般都是采用魚(yú)尾板螺栓的連接方式，鋼軌與鋼軌之間有一個(gè)間隙，每當(dāng)卸船機(jī)的大車車輪通過(guò)鋼軌接口處時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊和振動(dòng)，頻繁的沖擊和振動(dòng)會(huì)造成壓板固定螺栓和魚(yú)尾板固定螺栓松動(dòng)導(dǎo)致鋼軌變形，壓碎鋼軌接口處下面的膠泥層，導(dǎo)致鋼軌下沉，甚至造成鋼軌接口處兩軌頂面高低不平、錯(cuò)開(kāi)等現(xiàn)象。同時(shí)也會(huì)使卸船機(jī)受損，發(fā)生卸船機(jī)車輪的輪緣的磨損、軸承損壞、行走機(jī)構(gòu)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(wú)縫連接，這樣當(dāng)車輪通過(guò)軌道時(shí)就不會(huì)對(duì)軌道造成沖擊和振動(dòng)。鋼軌固定采用可調(diào)式壓板，壓板可以調(diào)節(jié)具有抗側(cè)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?yàn)殇撥壥軣帷⑹芾涠黾拥匿撥墐?nèi)應(yīng)力。

（2）卸船機(jī)的鋼軌是熱軋的，鋼軌底面是一個(gè)不平的面，把這樣的一個(gè)底面不平的鋼軌直接安置在混凝土基礎(chǔ)上，最初混凝土與鋼軌之間的接觸面會(huì)變成和鋼軌一樣的表面，然而鋼軌熱脹冷縮導(dǎo)致鋼軌縱向伸縮，會(huì)使鋼軌底面置于成峰狀的小顆粒上，當(dāng)卸船機(jī)運(yùn)行時(shí)，卸船機(jī)的正壓力就會(huì)使這些顆粒碾碎，周而復(fù)始，混凝土基礎(chǔ)就會(huì)遭到嚴(yán)重破損，引起鋼軌下沉。

為解決這個(gè)問(wèn)題，可以在鋼軌和混凝土表面之間鋪設(shè)鋼墊板，增加鋼軌抗彎截面模量；在鋼軌與鋼墊板之間鋪設(shè)膠墊板解決鋼軌底面與鋼墊板表面不平的問(wèn)題，使輪壓的正壓力在鋼軌和混凝土基礎(chǔ)之間起到個(gè)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(hù)混凝土基礎(chǔ)，這種形式的膠泥抗壓強(qiáng)度高，有很強(qiáng)的抗沖擊、抗震動(dòng)性，可將鋼墊板和水泥牢固的粘合在一起，成形后尺寸穩(wěn)定，不產(chǎn)生塑性收縮現(xiàn)象，其的流動(dòng)性能很好，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

（3）當(dāng)卸船機(jī)車輪沿軌道行走時(shí)，在車輪前后兩端的鋼軌會(huì)被垂直提起，雖然這種在垂直方向提起的量很小，但由此產(chǎn)生的力卻很大。這個(gè)提升力足以使任何以硬碰硬固定鋼軌的壓板螺栓松動(dòng)，甚至造成損壞。采用可調(diào)式壓板可以很好地解決這個(gè)問(wèn)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(guò)這個(gè)橡膠塊以彈性力壓緊鋼軌。橡膠塊可以保護(hù)壓板螺栓不會(huì)因?yàn)殇撥壪蛏系奶嵘λ蓜?dòng)或斷裂。

（4）卸船機(jī)在雨天行走時(shí)，軌道基礎(chǔ)承受的沖擊力較大，容易造成軌道水泥基礎(chǔ)開(kāi)裂，雨水會(huì)流入混泥土基礎(chǔ)。由于水是不可壓縮的，它流入后會(huì)被擠出去，水的流入和擠壓的不斷重復(fù)，造成混泥土基礎(chǔ)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(gè)問(wèn)題。另因?yàn)槌敝莅l(fā)電廠碼頭面長(zhǎng)期用水沖洗，水的不斷滲入和被擠出導(dǎo)致軌道基礎(chǔ)出現(xiàn)空洞，造成軌道下沉，水進(jìn)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(chǎn)運(yùn)行。在軌道混凝土基礎(chǔ)澆筑瀝青砂可以有效地避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，從而延長(zhǎng)卸船機(jī)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(fā)現(xiàn)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(shè)鋼墊板→測(cè)量調(diào)整鋼墊板的標(biāo)高→焊壓板底座→灌軌道專用膠泥→鋪設(shè)膠墊板→安裝鋼軌→鋼軌接口焊接→測(cè)量軌道直線度并按規(guī)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(yīng)先將基礎(chǔ)混凝土槽內(nèi)的的雜物清理干凈。依照?qǐng)D紙規(guī)定安裝鋼墊板，用調(diào)校螺栓準(zhǔn)確地調(diào)整鋼墊板的標(biāo)高一致。按照“壓板的安裝說(shuō)明”的要求將壓板底座焊接在鋼墊板上，壓板的間距詳見(jiàn)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(diào)整，并初緊預(yù)埋螺栓。

3.4 壓板底座現(xiàn)場(chǎng)焊接

壓板底座焊接在現(xiàn)場(chǎng)工地進(jìn)行，建議按如下步驟進(jìn)行：

（1）將鋼墊板的開(kāi)孔穿入預(yù)埋螺栓并安放到位，調(diào)整鋼墊板上的調(diào)校螺栓對(duì)鋼墊板進(jìn)行水平調(diào)整，這時(shí)不要上緊螺母。（2）在鋼墊板上要焊接壓板底座處做預(yù)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(jìn)行水平精確調(diào)整。

注意：絕不允許先灌膠泥，再焊壓板底座。

3.5 澆灌膠泥

應(yīng)按照生產(chǎn)廠家提供的施工作業(yè)方法進(jìn)行。必須嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家提供的配比進(jìn)行攪拌，未經(jīng)過(guò)生產(chǎn)廠家技術(shù)人員的同意，不得任意增減加水量。應(yīng)特別注意，在灌注前必須再次清除鋼墊板與軌道基礎(chǔ)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(rùn)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(yīng)只從一面到另一面，一端到另一端。在灌注過(guò)程中，不可用力敲擊鋼墊板。當(dāng)灌澆膠泥凝固后，應(yīng)松開(kāi)調(diào)校螺栓，并上緊預(yù)埋螺栓。調(diào)校螺栓松脫后所遺留的孔應(yīng)及時(shí)用膠泥砂漿填補(bǔ)。在灌漿結(jié)束后，需保持膠泥濕潤(rùn)至少72小時(shí)以上。在氣溫高于21℃時(shí)，可采用蓋濕草包或濕麻袋養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不得少于72小時(shí)。

3.6 安裝膠墊板

膠墊板的帶槽面應(yīng)與鋼軌底面相接觸。膠墊板應(yīng)連續(xù)式的鋪設(shè)，膠墊板與膠墊板之間的接口應(yīng)與鋼軌接口和鋼墊板的接口錯(cuò)開(kāi)布置。在軌道兩個(gè)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(cè)面滑出。

3.7 鋼軌定位固定

在焊接前，鋼軌應(yīng)放在膠墊板并上小心謹(jǐn)慎地調(diào)校至正確的定位線。調(diào)校完成后應(yīng)立刻把壓板夾上緊（上緊扭矩為250NM），當(dāng)整條鋼軌完成調(diào)校后，應(yīng)重新檢查壓板螺栓的上緊扭矩。在鋼軌焊縫3米的范圍內(nèi)，壓板夾則不用上緊，以備焊接時(shí)可以將鋼軌抬起。在調(diào)整鋼軌的同時(shí)，需隨時(shí)檢查膠墊板的情況，保證膠墊板不致側(cè)面露出鋼軌底面。當(dāng)全條軌道完成調(diào)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(jiàn)圖1所示。

3.8 鋼軌接口的焊接說(shuō)明

（1）每段鋼軌間的焊接縫為15-18mm，焊條應(yīng)為低氫型焊條的機(jī)械特性和鋼軌的機(jī)械特性應(yīng)相符。焊條使用前，應(yīng)進(jìn)行烘干，焊條從烘干箱取出后應(yīng)放在保溫桶里。在焊接前應(yīng)使用電解質(zhì)的黃銅所制成銅模件包圍焊縫的底部和兩側(cè)，以防熔化金屬外流。旁模件應(yīng)有足夠的寬度以防熔化金屬外溢，旁模件和鋼軌間應(yīng)留有約2mm的空間，用以清除焊渣。焊接前選用適當(dāng)尺寸的瓷磚作為隔熱物料，在鋼軌底面和膠墊板表面應(yīng)放置隔熱物料，以保護(hù)膠墊板。對(duì)鋼軌焊口處進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱范圍為焊接縫兩側(cè)至少150mm，預(yù)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(shí)，首先應(yīng)沿小鋼片側(cè)熔接金屬，并應(yīng)確保鋼軌與小鋼片完全熔接。焊接第一行后，應(yīng)立刻清除熔渣，并放置第一對(duì)旁模件，然后進(jìn)行第二行的焊接。焊接時(shí)應(yīng)一邊焊接一邊透過(guò)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(nèi)。焊條應(yīng)盡量保持垂直，并應(yīng)以勻速、平穩(wěn)從一側(cè)焊至另一側(cè)，使熔渣可以從鋼軌與銅模件之間的空隙流走。當(dāng)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(fù)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(yīng)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(duì)模板進(jìn)行清潔。拆除銅模件后應(yīng)立即用毛氈等隔熱物覆蓋焊口處。冷卻所需時(shí)間至少為12小時(shí)，毛氈及保護(hù)膠墊板的隔熱層可在焊縫溫度低于60℃以下時(shí)拆除。毛氈及保護(hù)膠墊板的隔熱層拆除后對(duì)鋼軌焊口處進(jìn)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(yōu)缺點(diǎn)：鋁熱焊優(yōu)點(diǎn)，焊口質(zhì)量好，不容易夾渣，焊材和母材的材質(zhì)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(yù)熱不均勻等等，缺點(diǎn)造價(jià)高。手工焊優(yōu)點(diǎn)，方便靈活，對(duì)作業(yè)空間要求不高，尤其是高空焊接，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)，對(duì)焊工的要求高，焊條材質(zhì)和母材不一致，焊接速度慢，預(yù)熱溫度低。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)傳統(tǒng)的軌道固定系統(tǒng)損壞的原因及卸船機(jī)大車軌道的施工工藝進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)卸船機(jī)大車行走軌道損壞的原因、施工工藝及施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)闡述，對(duì)卸船機(jī)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(jiǎn)介：崔曉峰（1984-），男，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，工學(xué)學(xué)士，從事火電廠設(shè)備管理工作。