浅析桥式起重机主梁变形修复技术

摘要：桥式起重机是机械制造和冶金工业吊运的重要设备，但是桥式起重机的主梁变形给生产带来了很严重的影响。文章分析了引起主梁变形的主要原因，以及主梁变形的修复方法和注意事项，指出及时对主梁变形进行修复能够给企业创造显著的经济效益。

关键词：桥式起重机；主梁变形；修复技术；火焰校正法；预应力法

中图分类号：TH215

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2011)27-0104-02

桥式起重机具有结构简单、起重量大、维修方便、不占用地面作业面积等特点，是冶金工业和机械制造工业中用的非常广泛的一种起重机械，主梁不仅是起重机小车运行的路线，也是重要的承重和传力机构。小车沿主梁方向运行，并通过小车车轮将起升载荷以及小车自重传递给主梁，主梁又通过大车车轮将这些载荷与小车自重传递给厂房结构。所以，主梁变形对小车的运行稳定以及大车的使用安全会产生很大的影响。在桥式起重机的设计、制作以及使用过程中，对主梁的变形都有非常严格的要求。主梁变形也是桥式起重机安全技术检验和安全评价中最重要的内容和指标。

一、主梁变形的原因

桥式起重机主梁变形的形式主要有主梁上拱度在使用过程中减少，主梁产生水平旁弯以及主梁腹板出现波浪变形。

(一)主梁结构内应力的影响

主梁结构其内应力在制作过程中影响金属构件，强制组装控制的变形导致了材料内部引起内应力，而在使用中这种内应力会引起主梁变形。在焊接制造工艺过程中，因为加3-3-艺不良也会引起主梁在各部位产生不同方向的内应力，在与起重机受载之后主梁内部所产生的内应力叠加会使结构材料产生塑性变形，另外，随着使用时间的不断增加，主梁内部残余应力逐渐均匀或者消失，焊接变形逐步增加也会引起主梁的变形。

(二)不合理维修和使用

起重机的修理需要专业人员参与指导，如果对金属结构件加热变形规律掌握不好，也没有采取防止主梁变形的措施，就直接在主梁上进行气割或焊接，都能引起主梁的下挠变形。

在起重机的制造过程中，是按额定起重量并对其动载荷的影响进行考虑来计算强度的，而没考虑经常性的超载、拖拉重物或超工作级别等不合理使用因素。所以起重机在使用过程中长时问满负荷或者超负荷工作，或者在起重机不工作时小车处于主梁跨中都会引起主梁的永久变形。

(三)环境温度的影响

环境温度将会影响桥式起重机。如果经常在高温的环境下进行使用，将会引起材料其屈服点降低而产生温度应力。高温的热辐射会引起主梁的上下盖受热不均匀、温度不一致而导致主梁产生变形。

二、主梁变形的修复

发现桥式起重机箱形桥架结构变形后，要根据实际情况确定出防止变形继续的措施或者及时进行修复，现在对主梁变形进行修复比较成熟的方法有火焰校正法和预应力法。对于主梁下挠，同时两主梁向内侧水平弯曲，主梁两腹板波浪变形，一般采用火焰校正法。对于一些主梁的轻微下挠，而且主梁的水平弯曲和腹板的波浪变形超差不大时，一般采用预应力校正法。

(一)火焰校正法

这种校正方法应用广泛，具有较强的灵活性，能够校正各式各样的复杂变形，而缺点是要把起重机立桅杆或者落到地面才可以修理，有较长的工作周期。火焰校正法其原理是金属的温度和机械性能的关系以及金属热胀冷缩的性质。主梁的中层下部选择加热区(上小下大的三角形)并进行集中加热直到600℃以上。因为周围金属会限制加热区，所以加热区不能够自由伸张从而被塑性压缩。

一般箱型主梁金属结构的材料为低碳钢，从图1低碳钢屈服极限与温度的关系一般箱型主梁金属结构的材料为低碳钢，从图1中可以看出当低碳钢加热到600℃时其屈服极限趋向于0。在加热区会产生热塑性变形，而冷却收缩时，在每个加热区会产生一对拉力向内拉冷金属，会使中性层以下的金属相互靠近，从而使整个主梁恢复上拱。如果两个主梁的下挠均匀而平滑，可以将加热区对称布置在跨中两侧，而如果主梁下挠不规则，可以突出重点，在下挠变形突出的部位多布置几个小加热区，如图2所示：

为了使得材料性能的下降减轻，让被加热过的金属在冷却后残余应力不至于过大，在对箱型主梁进行火焰矫正时要注意以下几个方面：

1．不能在同一部位多次进行反复加热，以减少因加热而引起的金属材料内部残余应力，以防材料的机械性能降低。

2．手里部位要防止同时进行压、拉两个方向的加热。

3．冷水冷却是不可取的，防止使金属材料变脆。

4．不能在构件部位的危险截面上进行加热。

5．火焰校正的加热顺序及加热区必须按照规范来进行并要随时注意钢材加热的温度。

6．在火焰校正后要对主梁进行加固，以保证主梁上拱恢复的稳定。加固原则是：在确保截面惯性矩增加的前提下，最好不能使其白重增加过大，可以采取在主梁下面加焊槽钢的方法进行加固。加截面惯性矩的前提下，尽量不能使其白重过大增加，可以采用在主梁下部加焊槽钢的方式进行加固。

(二)预应力法

预应力法的基本原理如下：通过在主梁空载时对主梁施加预应力，使外加力矩作用在主梁上，在主梁上、下盖板同时产生预拉应力和预压应力，在起吊重物以后主梁的上、下盖板工作应力正好与预应力的方向相反，所以可以减小主梁的实际应力，从而减少重物作用时主梁的下挠变形。其原理如图3所示。在拉紧拉筋的过程中，要边测量边张拉主梁的上拱数值，而且保证主梁其下盖板外层所受到的压力不能超过金属材料许用的拉应力，此外主梁上盖板外层所受的拉力不可以超过材料许用的拉应力。此种修复方法的特点是操作简便、生产时间、短容易掌握等优点。

三、结论

随着现代化大规模生产的发展和科学技术的进步，桥式起重机已经被越来越广泛地应用到各部门。经过多年的实践得出：虽然桥式起重机其主梁变形对生产产生了很大的危害，但只要查找到变形产生的原因并且能够及时采取一定的措施来修复主梁，定期检测，合理维修，就能降低设备以及人身事故的发生，降低备品备件的消耗，使设备的完好率得到增强，企业的经济效益显著提高。