張荊瑩

（天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，天津 300192）

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，在城市化和工業(yè)化發(fā)展背景下，起重機這種特種設(shè)備被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域中。橋式起重機工作運行過程中，惡劣的工作環(huán)境以及頻繁的運行，會導致起重機發(fā)生受損失效的現(xiàn)象，不僅影響起重機的使用壽命，更會導致重大安全事故的發(fā)生。因此，分析研究橋式起重機受損失效的原因、檢驗的方法及修復的措施，具有十分重要的意義。

1 橋式起重機受損的類型及原因分析

橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及起重運輸中重要的工具和設(shè)備，主要是由橋架、起升機構(gòu)、小車、大車移行機構(gòu)、操縱室、小車導電裝置（輔助滑線）以及起重機總電源導電裝置（主滑線）等部分組成（見圖1）。這種起重機械在實際運行中，橋架和小車共同組成了一個在高空運行的矩形工作范圍，這樣就可以在高空進行物料的吊運，而不會受到地面其他設(shè)備及物料的阻礙。但在實際運用中，橋式起重機會受到天氣因素的影響，加之運行時間較長，導致其不可避免會出現(xiàn)受損失效的現(xiàn)象。一般來說，橋式起重機常見的受損類型主要分為三種，分別是金屬結(jié)構(gòu)部分受損、運動機構(gòu)部分受損和控制系統(tǒng)部分受損。下面，本文對這三種受損類型的原因進行一一闡述。

圖1 室內(nèi)NLH葫蘆雙梁橋式起重機

1.1 橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)部分受損失效的類型及原因分析

在橋式起重機構(gòu)成中，金屬結(jié)構(gòu)部分占據(jù)很大的比重，其中，極易發(fā)生受損失效的部位主要是小車和橋架兩個部位。在橋式起重機運行過程中，橋架主要是順著軌道縱向運行，而小車則是順著軌道橫向運行。在長時間運行吊裝貨物的過程中，小車和橋架容易出現(xiàn)裂紋以及斷裂等不同程度的受損失效問題 ，大致可以分為兩種：一種是內(nèi)在原因?qū)е碌?，另一種則是外在原因?qū)е碌?。其中，?nèi)在原因?qū)е碌氖軗p失效主要是因為交變應(yīng)力造成橋式起重機金屬構(gòu)造過于疲勞，從而在交變應(yīng)力的影響下，導致金屬結(jié)構(gòu)部分逐漸發(fā)生破裂的現(xiàn)象，而且，這種破裂現(xiàn)象導致金屬結(jié)構(gòu)裂縫會在交變應(yīng)力的作用不斷延伸，逐漸演變?yōu)槿庋劭梢姷妮^大的裂紋，而當這種裂紋達到一定程度后，在吊運貨物時就會發(fā)生金屬結(jié)構(gòu)斷裂的現(xiàn)象；而外在原因主要是橋式起重機連續(xù)運行時間過長，或者是經(jīng)常超載導致的。眾所周知，橋式起重機主要運用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭以及露天貯料場等場所，這些場所需要調(diào)運的貨物或物料相對較多，其中還有很多超重的物料。而橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)的承載能力并不是無限制的，而是具有一定的彈性限度。因此，當交變應(yīng)力超過金屬材料本身彈性的最大限度時，就會導致該金屬材料發(fā)生一定的形變，無法恢復到之前的形狀，時間一長，就會引發(fā)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋及斷裂現(xiàn)象。

1.2 橋式起重機運動機構(gòu)部分受損失效的類型及原因分析

橋式起重機在長時間運行后，不僅金屬結(jié)構(gòu)會發(fā)生受損失效的問題，其運動機構(gòu)部分也會出現(xiàn)受損失效的問題。具體來說，橋式起重機的運動機構(gòu)部分受損主要分為3種受損類型：（1）鋼絲繩受損失效。在長時間運行后，橋式起重機的鋼絲繩會逐漸出現(xiàn)變形、斷絲甚至斷裂的現(xiàn)象。而導致這種受損現(xiàn)象發(fā)生的主要原因分為兩種：一種是因為長時間使用而造成的磨損，另一種則是在運行過程中經(jīng)常超載導致的應(yīng)變力損傷。（2）橋式起重機的制動器發(fā)生受損失效現(xiàn)象。主要包括3種類型：一是制動器失靈，二是制動器的制動力不足，三是制動器的制動臂伸張不開。而導致這些故障問題發(fā)生的原因則是長期的磨損、構(gòu)件中的彈簧發(fā)生變形導致失效。（3）橋式起重機的車輪與軌道出現(xiàn)受損失效問題。車輪與軌道故障問題主要表現(xiàn)為打滑以及啃軌。而導致車輪和軌道出現(xiàn)打滑、啃軌故障問題的原因，一方面，是在安裝時存在操作失誤導致的；另一方面，則是在橋式起重機長期運行中因為超載等原因?qū)е萝囕喓蛙壍腊l(fā)生不均勻的磨損造成的。

1.3 橋式起重機控制系統(tǒng)部分受損失效的類型及原因分析

橋式起重機在長時間運行后，還極易出現(xiàn)控制系統(tǒng)部分受損失效的問題。具體來說，橋式起重機控制系統(tǒng)部分受損失效故障主要包括2種：一是電氣系統(tǒng)出現(xiàn)受損失效故障，二是安全附件出現(xiàn)受損失效故障。其中，電氣系統(tǒng)受損失效故障發(fā)生的原因主要是設(shè)備運行時間過長，導致電氣系統(tǒng)發(fā)熱從而發(fā)生故障，或者是長時間的運行使用導致電氣設(shè)備逐漸老化，從而導致受損失效問題的發(fā)生；而安全附件受損失效故障問題發(fā)生的原因主要是操作人員操作失誤導致的，或者是人為拆解造成的，此外，還可能是在橋式起重機運行過程中缺乏合理有效的維修保養(yǎng)造成的。

2 受損橋式起重機的檢驗方式及檢驗重點分析

目前，針對受損橋式起重機進行檢驗時，檢驗人員主要是基于逆向工程原理進行檢驗。具體來說，逆向工程原理時參考該產(chǎn)品以往的零件原型構(gòu)造產(chǎn)品及零件的工程設(shè)計模型，然后以此為前提條件進行對比分析，從而了解該零部件受損的情況。目前，逆向工程技術(shù)已經(jīng)逐步變成開發(fā)快速產(chǎn)品的一種關(guān)鍵性的支撐技術(shù)，涵蓋了數(shù)據(jù)搜集和測量技術(shù)、離散信息的預處理技術(shù)、細分造型技術(shù)、誤差研究策略、逆向工程軟件技術(shù)、后解決與仿真檢驗技術(shù)、優(yōu)化策略選擇等多種技術(shù)。在對受損橋式起重機進行檢驗時，檢驗人員應(yīng)主要針對設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)、運動機構(gòu)以及控制系統(tǒng)進行細致的檢驗、檢查。具體來說，針對金屬結(jié)構(gòu)部分進行檢驗時，主要是針對橋架和小車部位進行健康狀況檢查以及疲勞程度檢驗；而針對運動機構(gòu)部分受損失效故障問題進行檢驗時，檢驗人員應(yīng)主要針對鋼絲繩、制動器以及車輪和軌道部位進行細致的檢驗，如針對鋼絲繩，檢驗其是否存在嚴重磨損，或者鋼絲斷裂的現(xiàn)象，制動器則檢驗其是否存在制動器失靈、制動力不足以及制動臂伸張不開的現(xiàn)象，而車輪和軌道則檢驗其是否存在打滑以及啃軌的現(xiàn)象；而針對控制系統(tǒng)進行檢驗時，檢驗人員則要重點關(guān)注電氣設(shè)備及安全附件。如電氣設(shè)備，需要細致檢查是否存在其他電氣故障問題，而安全附件則需要檢查其是否存在安全隱患問題。

3 受損橋式起重機的修復措施

對受損橋式起重機進行檢驗后，明確了受損失效故障發(fā)生的原因，就可以進行針對性修復。一般來說，對受損失效橋式起重機進行修復，主要采用的手段就是針對受損部位進行修復，或者是直接進行零部件的更換。下面，本文進行詳細的闡述。

（1）針對裂紋的修復。對于橋式起重機而言，裂紋是一種危害性極大的嚴重缺陷問題，要及時進行修復。但因為橋式起重機的生產(chǎn)廠家不同、結(jié)構(gòu)不同，而且使用的材質(zhì)和制造工藝也具有一定的差異，導致其金屬結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)縱向、橫向等多種多樣的裂紋。而且，金屬結(jié)構(gòu)上的裂紋所處的位置也具有較大差異，有的會出現(xiàn)在焊縫表面，有的會出現(xiàn)在焊接熱影響區(qū)，有的出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部，有的裂紋是宏觀的，肉眼可見，有的裂紋是微觀的，必須借助顯微鏡才能查看。針對裂紋的修復，應(yīng)根據(jù)缺陷的材質(zhì)、板厚、缺陷部位及尺寸等予以清除干凈，必要時可采用表面探傷檢查確認。如果是金屬結(jié)構(gòu)斷裂，應(yīng)將斷裂處用砂輪機打磨光滑后，用同材質(zhì)的鋼板進行焊接。（2）對于運動機構(gòu)受損失效故障進行修復，主要是采用零部件更換的方式，而針對車輪打滑和啃軌問題，如果是安裝原因?qū)е?，要對其進行相應(yīng)的調(diào)整，就可以有效避免。（3）對電氣控制系統(tǒng)故障問題進行修復，應(yīng)整體進行更換，從而確保橋式起重機的安全、穩(wěn)定運行。

4 受損橋式起重機修復后的檢驗分析

在對受損橋式起重機修復后，還要進行進一步的檢驗。在這一環(huán)節(jié)，檢驗工作人員要進行以下幾個步驟。

4.1 探傷檢查

針對橋式起重機存在的裂紋及斷裂問題，檢驗人員應(yīng)對相應(yīng)部位及其他主要部位進行探傷檢查。這樣操作主要是為了查看金屬結(jié)構(gòu)中是否存在為微觀裂紋。因為一旦金屬結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了微觀裂紋，時間一長，裂紋就會逐漸演變成裂縫，最終導致金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂。在進行探傷檢查時，檢驗人員可以運用磁粉探傷法和超聲波探傷法，檢驗的位置主要包括對主梁下蓋板的對接焊縫、腹板與下蓋板連接的主要焊縫處。

4.2 安全性能試驗

檢驗人員需要對橋式起重機的安全性能進行試驗。一般來說，檢驗人員需要先對受損橋式起重機進行探傷檢查，確定其金屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)部沒有微觀裂紋等缺陷的存在后，才能對其進行安全性能的試驗檢測。在具體操作時，檢驗人員首先需要測量橋式起重機的上拱度及靜剛度等幾何參數(shù)，然后對測量的數(shù)據(jù)進行全面分析，以準確判定受損橋式起重機實際的承載能力。其次，檢驗人員還要通過一系列試驗來檢測橋式起重機危險部位的應(yīng)力水平及金屬結(jié)構(gòu)在運行中的性能，從而科學、準確地判定該設(shè)備的實際動態(tài)性能。

4.3 有限元計算

檢驗人員需要對橋式起重機進行有限元計算。進行這種計算主要是檢驗受損的橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)能否繼續(xù)進行安全運行。在實際操作中，檢驗人員需要先構(gòu)建有限元模型，然后基于模型套用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行計算，根據(jù)計算的結(jié)果分析該設(shè)備的實際受力情況，并準確判斷裂紋產(chǎn)生的原因，然后進行修復作業(yè)，完成修復后，再運用有限元計算分析經(jīng)過修復后金屬結(jié)構(gòu)的實際受理情況，從而準確判斷修復的結(jié)果。

4.4 動應(yīng)力測試

一般來說，橋式起重機最危險部位主要是跨中截面處，針對這一位置，檢驗人員需要對其進行動應(yīng)力測試。在實際操作中，應(yīng)在兩個主梁跨中位置處的上蓋板內(nèi)側(cè)設(shè)置一個單片測點，以準確獲取彎曲應(yīng)力的動態(tài)變化信息。

4.5 綜合檢驗

除了上述四種檢驗測試外，檢驗人員還要根據(jù)檢規(guī)要求，對受損橋式起重機進行綜合檢驗檢測。具體來說，主要涉及起重機的制造及安裝資料、作業(yè)環(huán)境、金屬結(jié)構(gòu)外觀及內(nèi)部零部件與相應(yīng)系統(tǒng)。此外，還要對橋式起重機進行載荷試驗。通過進行綜合檢驗，以準確判定修復后的設(shè)備是否合格。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對受損橋式起重機的故障類型、原因、檢驗方式和檢驗重點以及修復措施和修復后的檢驗等進行了詳細分析，希望能對受損橋式起重機的檢驗工作提供參考和借鑒，從而確保受損橋式起重機的修復質(zhì)量，避免其在運行過程中發(fā)生安全事故，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。