輪胎吊大車平衡梁開裂成因及防控分析

李荔，汪永生

(上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125)

隨著我國的港口建設速度越來越快，港口的吞吐量增加，在這種情況下，港口大型機械設備也得到了更有效的利用，促進了港口的發展。輪胎吊大車是當前我國港口比較常用的機械設備，其使用質量直接影響著港口的發展。在使用的過程中，輪胎吊大車平衡梁開裂的問題卻時常出現，影響其正常使用，還帶來了一些安全隱患，給工作人員的生命財產安全也帶來了威脅。因此，在當前的港口建設發展過程中，需要加強對輪胎吊大車平衡梁開裂問題的預防和控制。

1 輪胎吊大車平衡梁開裂的成因

1.1 設計問題

（1）設計選材不合理。當前我國很多港口使用的輪胎吊大車平衡梁，之所以會出現裂紋，很大原因是由于其銷軸連接方式和整張鋼板安裝方式設計不合理。另外其結構中所有構件或鋼板的厚度等參數的變化，也容易導致裂紋的出現。而這些問題歸根結底，是由于其平衡梁設計和材料選擇的不合理。

（2）平衡梁自身強度不足。輪胎吊大車在使用的過程中，導致平衡梁開裂的一個重要原因是其自身的強度不足，平衡梁自身的強度和性能，直接影響其質量和使用效率，平衡梁鋼結構的強度不足，就會導致其結構整體的受力情況不均勻，焊接位置的應力過高，在使用的過程中，經常會出現焊縫開裂或斷裂的問題，從而引發平衡梁開裂。

1.2 使用問題

輪胎吊大車在使用的過程中，如果具體的使用環境不合理，或者在其使用的過程中相關操作不規范，也很容易會導致平衡梁開裂問題。

（1）輪胎吊大車跑道梁異常。一般來說，輪胎吊大車在使用的過程中，其平衡梁與跑道梁之間有著很大聯系，如果輪胎吊大車在平地或其規定坡度范圍內進行行駛，那么在使用的過程中，即使出現了急停故障也能夠有效緩沖，但是一旦其行走的方向上坡度較大或存在臺階等極不平整的地面，在平衡梁維持不變的情況下，其平衡梁下方的兩塊焊接機械等板塊，會不斷與平衡梁發生接觸和撞擊，這時就會對平衡梁產生很大的沖擊，且這種沖擊無法被緩沖，長此以往，就會導致被撞擊的位置出現裂紋。

（2）電機速度控制不合理。輪胎吊大車屬于一種比較復雜的機械設備，其內部的控制系統也比較復雜，機構的運行影響因素繁多，尤其是控制機構復雜。輪胎吊大車在運行的過程中，如果電機采用開環式的控制方法，電機的轉子運轉速度會受到電壓、電流影響，其具體的精度和反應速度會比較慢，這會使得輪胎吊大車在行駛的過程中，很容易受到地形和和風速的影響，出現強烈扭擺和振動。而且在這種開關控制系統下，一旦出現了故障，其反應的速度和響應速度也會比較慢。

（3）變頻器和大車參數不合理。大車電機在啟動的過程中，其具體的轉矩會發生改變，而大車變頻器的加速時間，又能夠被其速度變化帶來很大影響，進而影響支腿受力情況，使得大車在啟動和停止的過程中，減速時間過短，使得大車的行走機械結構，在該過程中受到較大沖擊，長此以往，造成平衡梁開裂。

（4）大車制動程序故障。大車制動程序的運行情況也會影響到平衡梁，如果大車的驅動程序參數設置不當，就會使得大車出現緊急制動的情況。在這種情況下，大車的平衡梁會受到較大的沖擊，進而引發開裂問題。

（5）大車糾偏給定值不合理。目前很多的輪胎吊大車，在使用的過程中，采用與起升共用變頻器的形式進行驅動，通過調整孩子單側大車附加給定來調整糾偏，這樣的單側調整方法，會使得糾偏值的大小容易受到速度影響，使得大車在行駛的過程中，由于糾偏造成晃動，給平衡梁造成沖擊。

2 輪胎吊大車平衡梁開裂問題的防控措施

2.1 優化平衡梁設計

（1）合理進行設計和選材。當前輪胎吊大車平衡梁開裂的這一個重要自身問題是設計和選材不合理，因此必須要對其進行優化，要合理調整平衡梁的參數，優化銷軸連接方式和鋼板的安裝方式，并合理控制構件和鋼板的具體參數，在設計的過程中，從眾多的材料中選擇出性能和質量最滿足使用要求的材料，保證平衡梁的具體參數滿足使用要求。

（2）加強平衡梁鋼結構強度。平衡梁鋼結構的強度，對于其質量有著很大影響，所以可以通過提升平衡梁鋼構強度和進行升級加固的方法，提高平衡梁的性能。比如說可以通過增加平衡，梁鋼扣圓管的壁厚，并采用焊縫包角的方式，加強焊接處位置的應力釋放，從而提高平衡梁鋼結構的強度、可塑性和焊接性。另外，在此基礎上，還可以在平衡梁鋼構的外部，利用均勻分布的肋板電焊進行升級加固。

2.2 優化設備使用

（1）消除跑道梁異常狀態。上文已經提到，大車使用過程中的路面情況，以及大車在行駛過程中的平衡梁機械擋塊，會對平衡梁的質量造成很大影響，因此想要防止開裂問題的發生，首先就需要消除跑道梁的異常狀態。在使用輪胎吊大車時，需要先對其周圍的使用環境進行考察，避免行駛過較大的臺階或較大的坡度，而且在平時還需要由專門的維修人員，加強對平衡梁上方機械擋塊的受撞擊情況檢查。

（2）進行電機速度閉環控制。在輪胎吊大車的行駛過程中，如果采用閉環控制的方式控制電機速度，就能夠有效增加大車的行駛時間，提高其速度的精度和機械構件的響應速度，保證其運行過程的平穩性。閉環控制系統在應用的過程中，能夠接觸編碼器，直接測量轉子的位置和速度，所以其速度精度和響應會更快，運行也更加平穩，制動器的工作狀態也能夠得到保障。

（3）合理調整變頻器和大車參數。輪胎吊大車的電機在啟動時，在恒轉矩區，轉矩會增加，在啟動之后，轉矩會保持恒速進行轉動，所以在啟動的過程中，由于電機的轉矩增大，會對支腿產生較大的推力，這會影響到其相關其他結構，自然也會對平衡梁產生影響。所以可以在一起動的過程中，適當增加大車變頻器的加速時間，使支腿在短時間內不會承受過大的推力，其啟動和停止時，所用的時間都會延長，這樣相關的機械構件對平衡梁產生的沖擊就會減小。因此大車在實際運行的過程中，需要根據其實際的波形圖，設置好加減速的時間，盡量增加加速和減速所用的時間。另外，大車在使用的過程中，變頻器的參數還會受到其他構件因素的影響，使得變頻器的參數實際應用效果發生偏差，因此在對大車的變頻器參數進行調整時，需要綜合考慮到大車的實際使用情況，以及其他構件的運行情況，保證電機在啟動和制動的過程中速度能夠平緩變化。

（4）加強制動程序檢查。大車在運行的過程中，制動程序的故障會引發高速制動問題，使得大車在使用的過程中出現急停故障，進而給平衡梁造成巨大的沖擊。因此大車在使用的過程中，可以適當引進制動力矩可變的智能制動器代替傳統制動器。這種智能制動器在使用之前先要對其相關參數進行調整，尤其是要檢查邏輯和零速域值，保證大車在使用時能夠平穩制動。另外，為了保證制動的平穩性，還可以通過電磁制動器對制動的時間進行控制，利用摩擦生熱的方法，有效消除緊急制動時產生的沖擊和過載荷。

（5）調整大車糾偏給定值。大車的單側糾偏給定調整方法在使用的過程中，其具體的糾偏效果會受到車速的直接影響，很容易引起轉矩突變，造成車輛晃動。所以需要對糾偏給定程序進行更改，不斷調整線斜率，優化大車的糾偏性能，提高大車運行過程中的平穩性。

3 結語

輪胎吊大車是我國港口建設和使用過程中，應用極為普遍的一種大型機械設備，這種輪胎吊大車，在使用的過程中，平衡梁是其中十分關鍵的構件，平衡梁的質量直接影響著其正常使用和使用安全。但是輪胎吊大車在使用的過程中，由于其自身設計不合理或使用不規范等原因出現開裂問題，使平衡梁上出現裂紋，影響平衡梁的性能，進而影響到輪胎吊大車的正常使用。因此輪胎吊大車在使用的過程中，需要針對平衡梁開裂問題的具體原因，采取針對性的措施，進行有效的預防和控制，盡量減少開裂問題的發生，有效保證輪胎吊大車的使用質量和安全。