丁東方

（福建省特種設備檢驗研究院，福建福州350008）

0 引言

門座起重機是隨著港口事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，在發(fā)展過程中，門座起重機還逐步推廣應用到作業(yè)條件與港口相近的船臺和水電站工地等處。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，目前門座起重機已廣泛應用于港口件雜貨、散貨、集裝箱、成套設備等貨物的裝卸作業(yè)，船廠和船塢在修、造船時結(jié)構(gòu)分段拼裝和機電設備安裝等作業(yè)以及水利電力工程中混凝土吊運、澆筑、水工金屬結(jié)構(gòu)件吊裝及火力發(fā)電工程中機電設備安裝等作業(yè)[1]。

某企業(yè)一臺門座起重機，在使用過程中發(fā)現(xiàn)門腿與下橫梁連接部位出現(xiàn)焊縫開裂現(xiàn)象，本文通過對整機進行靜態(tài)和動態(tài)應力測試完成整機的安全性能評估，并依據(jù)測試結(jié)果提出了改進方案。

1 門座起重機介紹

門座起重機依據(jù)用途和適用場合可以分為港口門座起重機、船廠門座起重機和水利電力門座起重機[1]。門座機的機構(gòu)主要由大車行走機構(gòu)、起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成，主要技術參數(shù)有額定起重量、起升速度、起升高度、大車速度、回轉(zhuǎn)速度、幅度等。本文研究對象的技術參數(shù)如表1所示。

表1 門座起重機技術參數(shù)表

2 主要金屬結(jié)構(gòu)靜態(tài)應力測試

目的是檢測門座機主要金屬結(jié)構(gòu)在載荷作用下承受靜態(tài)載荷的能力[2]。測點的布置主要考慮對稱布置和整機重要結(jié)構(gòu)件全面覆蓋[3]，比如臂架、人字架、轉(zhuǎn)臺、圓筒、下橫梁以及門腿等部位，測試工況：（1）空載工況：臂架擺動平面平行于軌道；臂架由最小幅度至最大幅度；最小幅度時儀器置“0”，最大幅度時讀數(shù)。（2）額載工況：臂架擺動平面位于兩門腿中間且平行于大車軌道；臂架位于額載時的最大幅度；載荷落地時儀器置“0”，起升后讀數(shù)。測試結(jié)果和測點布置如表2所示。

3 主要金屬結(jié)構(gòu)動態(tài)應力測試

目的是檢測門座機在載荷作用下主要金屬結(jié)構(gòu)承受動態(tài)載荷的能力，測點選擇參照靜態(tài)應力值較大的測點和主要金屬結(jié)構(gòu)均覆蓋的原則進行，故選擇測試C2、D2、E1、F1、G1和H。測試結(jié)果如表3所示。

測試工況：臂架平行軌道，最小幅度空載時儀器置“0”，提升額定載荷，變幅到額定載荷允許的最大幅度做上升、制動，下降、制動動作，然后載荷回到起始位置[1]，儀器記錄各測點動態(tài)應力曲線，如圖1和圖2所示。

表2 靜態(tài)應力檢測結(jié)果及測點布置 單位：MPa

表3 動態(tài)應力測試結(jié)果 單位：MPa

4 檢測結(jié)果分析與建議

經(jīng)靜態(tài)應力測試，較大應力呈現(xiàn)在人字架D2測點、轉(zhuǎn)臺后伸距根部E2測點及圓筒下部G1測點。空載變幅產(chǎn)生的應力值分別為-73.9 MPa、+83.1 MPa及-87.5 MPa；臂架位于額載最大幅度，起吊額載靜止時，上述部位的應力值分別為-43.6 MPa、+61.1 MPa及-80.8 MPa，以上各測試部位的應力值均未超過材料的許用應力值（材料為Q235），但門機處于較高應力狀態(tài)。

圖1 門座起重機動載應力記錄曲線（1）

圖2 門座起重機動載應力記錄曲線（2）

經(jīng)動態(tài)應力測試，各測點的應力峰值均未超過材料的許用應力值，對比值也在正常范圍內(nèi)。但圓筒下部G1測點的最大應力峰值為-130.0 MPa，接近材料許用應力值的上限。建議在以后的使用過程中加強檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，如果焊縫開裂，應嚴格按照相關焊接工藝進行處理[4]。

該門座機門腿與下橫梁結(jié)合部位雖然經(jīng)過了加固處理，但依舊處于高應力（接近材料的許用應力值上限）狀態(tài)下工作，在這種高應力狀態(tài)下工作易對結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生損傷。建議對橫梁再做加固處理，建議如下：橫梁兩邊各加寬0.5 m，共加寬1 m，結(jié)合部局部采用的鋼板厚度至少比原來橫梁采用的鋼板加厚1/3；加寬后的橫梁內(nèi)部加筋板，加筋方式與原橫梁內(nèi)部保持一致；去掉門腿上部的三角形加固件，并在門腿內(nèi)部加橫隔板，橫隔板位置與橫梁加寬后位置保持在同一個截面，采用的鋼板厚度與橫梁加寬采用的鋼板厚度相同；同時對圓筒下部以圓心為基準，加縱筋進行加固處理。