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铸造起重机桥架开裂原因

2016-3-2 11:06:17点击:
【摘要】针对某厂200 /60t - 19m 铸造起重机桥架开裂问题,结合桥架设计与使用情况对桥架进行计算分析,得出桥架产生裂纹的主要原因为超负荷使用、主腹板头部与加强板的对接焊缝设计不合理及主梁腹板的人孔门设计不足,针对以上存在问题提出具体加固方案及施工工艺要求,并对加固后桥架的使用寿命进行了预测,最后提出加固后使用过程中应该注意的问题。

【关键词】铸造起重机; 桥架; 焊缝裂纹; 加固技术


疲劳失效是工程结构在承受反复荷载作用下的主要失效模式之一,铸造起重机桥架系统的破坏80%~ 90%均是由疲劳所致。论文以某200 /60t - 19m 铸造起重机桥架开裂问题为探究主题,结合相应的计算分析给出了桥架多次焊、裂的主要原因,并提出切实可行的加固处理方案,该方案在后期实践中得到了很好地验证。


1 工程概况
某厂200 /60t - 19m 铸造起重机于1995 年投入生产( 长期处于高负荷运行) ,2005 年后该厂产能大幅增加,造成起重机严重超负荷运行。吊车为A7 工作制,主梁为箱型结构,高2500mm,宽1900mm,主腹板厚10mm,副腹板约8mm 厚,上下盖板约为12mm,主小车车轮共8 个。吊车主梁轨道下设有370mm 高的T 型钢,主梁头部弯板以上至上盖板腹板高为1200mm,主梁头部厚板与主梁腹板的接缝至大车轨道约500mm,副腹板在跨中靠转炉侧设有宽1200mm 的人孔门。桥架开裂主要发生在两个部位: (1) 主梁腹板头部与弯板的焊缝及腹板的对接焊缝出现裂纹,如图1 所示;( 2) 主梁副腹板进主梁的人孔门四角出现裂纹,如图2、图3 所示。

2 原因分析
(1) 疲劳验算。按每天24h 三班制作业,每班作业起吊钢水包30 包,一年按350d 计算,工作20 年,起吊钢水包做一次循环,主梁受4 次载荷( 主小车一侧为4 个轮) 按此计算:主梁起吊额定负荷的作业次,按下式计算:n = 3 × 30 × 4 × 350 × 17 = 2. 52 × 106 ( 次)计算结果介于( 2 × 106,4 × 106,属A8 级工作制范畴,故而初步判断桥架的多次开裂主要是由疲劳损伤引起的。

(2) 厂房轨道接头高低差2 ~ 3mm、间隙10mm,严重超标,接头多,导致了大车运行整体冲击载荷的加大,加速了桥架使用寿命的的缩短。
(3) 原始设计存在不足。通过对图纸的仔细审阅,并结合相关新老规范计算,发现原始设计中主要存在以下几个方面的不足:

①主腹板头部与加强板对接焊缝设计不合理,通常此焊缝应过弯板,如图1 所示;

②主梁副腹板人孔门宽度较大( 1400mm 宽) 且人孔门镶圈板厚严重不足,如图2、图3 所示; 

③设计未在副主梁头部端梁下增设两个车轮来减少主梁头部的轮压; 

④开裂后的修补焊缝质量偏低,导致同一位置的焊缝多次开裂( 第一次修补: 2009 年6 月1 日; 第二次修补: 2010 年4 月28 日; 第三次修补: 2010 年8 月25日; 第四次发现开裂: 2012 年3 月5 日) ; 

⑤开裂处原始装配焊缝质量偏低。