孫開(kāi)鸞

棗莊科技職業(yè)學(xué)院，山東棗莊 277500

起重機(jī)是現(xiàn)代建筑業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的常用工具，其取代人工操作方式承擔(dān)著巨大的荷載，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械生產(chǎn)的一體化。由于機(jī)械設(shè)備承受荷載超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，導(dǎo)致內(nèi)部構(gòu)件受損而出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象。為了避免各種質(zhì)量問(wèn)題及安全問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)針對(duì)構(gòu)件屈曲制定有效的加固支撐方案。

1 起重機(jī)常見(jiàn)的屈曲分析

屈曲分析的常見(jiàn)形式：1）側(cè)扭屈曲。梁跨度中部無(wú)側(cè)向支承或側(cè)向支承距離較大，在最大剛度主平面內(nèi)承受橫向荷載或彎矩作用時(shí)，梁截面可能產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)；2）彈性屈曲。即假定壓桿屈曲時(shí)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，只是沿主軸彎曲。對(duì)開(kāi)口薄壁截面構(gòu)件，在壓力作用下有可能在扭轉(zhuǎn)變形或彎扭變形的情況下喪失穩(wěn)定。

2 起重機(jī)構(gòu)件屈曲造成的不利影響

構(gòu)件屈曲是一種異常變形狀態(tài)，起重機(jī)金屬構(gòu)件受力過(guò)大而引起的屈曲變形。力學(xué)理論研究顯示，當(dāng)金屬構(gòu)件長(zhǎng)時(shí)間處于屈曲狀態(tài)，極易發(fā)生斷裂、磨損、彎曲等問(wèn)題，這對(duì)整臺(tái)機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行是不利的。從實(shí)際操作情況看，起重機(jī)構(gòu)件屈曲造成的破壞作用集中表現(xiàn)為受力失衡、構(gòu)件損壞等兩方面。

1）受力失衡。隨著機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程的加快，起重機(jī)日常操作承受的荷載也越來(lái)越大。局部屈曲造成金屬構(gòu)件變形，出現(xiàn)了不同程度的受損問(wèn)題，承擔(dān)的荷載會(huì)轉(zhuǎn)移到其它構(gòu)件中。原先處于穩(wěn)定狀態(tài)的構(gòu)件，會(huì)因?yàn)槭芰奢d迅速擴(kuò)大而失去平衡，如圖1，減小了起重機(jī)吊起的重力荷載；

圖1 受力失衡的表現(xiàn)

2）構(gòu)件損壞。起重機(jī)在起吊貨物時(shí)，承載主梁及金屬支腳共同分配承擔(dān)了重量荷載。操作人員未合理調(diào)整起重機(jī)布置情況，造成重力荷載過(guò)于集中在某一點(diǎn)，如：支腳、主梁。此種情況易產(chǎn)生局部屈曲現(xiàn)象，荷載超過(guò)構(gòu)件承受范圍便會(huì)造成構(gòu)件損壞問(wèn)題。

3 屈曲約束支撐的實(shí)際應(yīng)用

鑒于局部屈曲對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞作用，企業(yè)必須針對(duì)局部屈曲發(fā)生的因素制定針對(duì)性的處理方案，營(yíng)造更加優(yōu)越的造船生產(chǎn)環(huán)境。屈曲約束支撐技術(shù)是生產(chǎn)人員長(zhǎng)期積累的新方案，如圖2，其能夠結(jié)合起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的具體形式，發(fā)揮良好的結(jié)構(gòu)支撐效果，增強(qiáng)金屬構(gòu)件的穩(wěn)定性。

1）承載方面。為了避免局部屈曲對(duì)起重機(jī)產(chǎn)生的力作用，技術(shù)人員可利用組合構(gòu)件對(duì)屈曲現(xiàn)象進(jìn)行處理。由于加固構(gòu)件的抗拉性能不足，支撐結(jié)構(gòu)未能持久運(yùn)用。屈曲約束支撐技術(shù)采用了高性能構(gòu)件材料作為配件，并對(duì)支撐體進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整。如：經(jīng)過(guò)改造后的支撐體，在金屬構(gòu)件外部應(yīng)用套管，從而限制了受壓屈曲的發(fā)生程度；

圖2 屈曲約束支撐圖示

2）抗震方面。底座是造船起重機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，決定了起重機(jī)在實(shí)際吊裝作業(yè)中的穩(wěn)定性?？紤]到保證基層結(jié)構(gòu)的牢固性，屈曲約束支撐方案顯著改善了底座結(jié)構(gòu)的抗震性能。如：起重機(jī)吊裝超重型貨物時(shí)，金屬構(gòu)件發(fā)生局部屈曲的可能性越大。屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)的變形性能適應(yīng)了抗震要求，有效分解了地震產(chǎn)生的受力作用；

3）支撐方面。屈曲約束支撐融合了傳統(tǒng)金屬構(gòu)件支撐方案的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)常規(guī)金屬構(gòu)件保護(hù)結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。其中，該技術(shù)在約束支撐方面的作用更加突出，綜合防范了起重機(jī)在高負(fù)荷工作狀態(tài)下面臨的意外風(fēng)險(xiǎn)。屈曲約束支撐的應(yīng)用情況：通過(guò)協(xié)調(diào)受拉、受壓構(gòu)件的承載力大小，避免相連接構(gòu)件內(nèi)部受力過(guò)大，減小了金屬構(gòu)件截面的受力影響。

4 結(jié)論

總之，起重機(jī)構(gòu)件屈曲是一種異?，F(xiàn)象，為了避免屈曲造成的構(gòu)件受損問(wèn)題，采取屈曲約束支撐是較為實(shí)用的方法。必要時(shí)屈曲約束支撐可更換新的構(gòu)件加固金屬結(jié)構(gòu)，從局部上改善了起重機(jī)的操控性能。

[1]肖強(qiáng).機(jī)械失效分析及其在質(zhì)量鑒定中的應(yīng)用[J].監(jiān)督與選擇，2002(7).

[2]朱孝錄.機(jī)械零件失效分析講座——第1講 機(jī)械零件失效分析概述[J].機(jī)械工人.冷加工，1999(1).

[3]葉衛(wèi)平，宮秀敏，周一志，陳子惠，項(xiàng)長(zhǎng)治，曾慶樹(shù).軸承組合凹模失效分析及提高壽命的研究[J].武漢工學(xué)院學(xué)報(bào)，1994(1).

[4]何良漢，安琦.磁力泵推力滑動(dòng)軸承失效分析及改進(jìn)[J].潤(rùn)滑與密封，2005(6).

[5]趙燕，王文臣.深溝球軸承早期失效分析[J].哈爾濱軸承，2009(2).

[6]王松竹，吳子紅，向寓華，曾杰.6L2K活塞式壓縮機(jī)滑動(dòng)軸承失效分析[J].黑龍江科技信息，2010(18).

[7]徐為民，瞿鐵.螺旋錐齒輪斷齒失效分析[J].礦山機(jī)械，1992(3).

[8]郭忠誠(chéng)，李天培，馮有盛.凸輪摩擦副失效分析及其改進(jìn)措施[J]. 機(jī)械工程材料，1996(4).

[9]張彤.噴油螺桿空氣壓縮機(jī)某事件的失效分析[J].流體機(jī)械，1997(9).