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淺談門座式起重機結構受損的監控分析與預防---鄭州愷德爾科技起重機安全監控您的位置:首頁 > 行業知識

淺談門座式起重機結構受損的監控分析與預防---鄭州愷德爾科技起重機安全監控

來源:愷德爾起重機安全監控管理系統專家 發表日期: 2020-06-21 12:23:00

港口大型起重機在遭遇大風的襲擊時經常會發生事故, 在很多情況下都是由于起重機在風力的影響下發生加速移動,然后與相鄰的碼頭機械發生相撞,或者是與其它障礙物等相沖擊而導致設備坍塌。根據在實際情況中所發生的風災事故,對港口門座式起重機造成的損害大致可以分為三種: 整機滑移導致設備整體傾覆、金屬結構件的局部失穩變形以及由風振等原因引起的門機結構件疲勞斷裂。本文針對這三 種形式進行原因分析和研究,討論并提出相應的防治方法。

整機滑移導致整機傾覆原因及防治:

門座式起重機滑移導致整機傾覆門機傾覆有兩種,一種是門座式起重機在遭受大風侵襲 時,被大風直接吹倒,造成門座式起重機原地傾覆。另一種 是整機發生滑移,由于門座式起重機在水平方向上所受風的作用力超過了門座式起重機滑動所克服的阻力,起重機被風 吹動并沿大車軌道移動,積蓄了大量的動能,當撞上相起重機或在高速溜車過程中,遇到障礙物,被絆倒。整機發生滑移是港口大型起重機發生傾覆的主要形式。

門座式起重機遭受風載荷傾覆的原因:當起重機傾覆力矩>穩定力矩時,門座式起重機直接傾覆當門座式起重機遭受大風侵襲時,由于瞬間作用在門座式起重機上的強風,會使門機出現上拔力現象,導致門座式起重機出現零腿壓甚至負腿壓,也就是產生的傾覆力矩大于 門座式起重機本身自重和防風系纜負責裝置系固力產生的穩定力矩之和,即覆力矩大于臨界值,造成門座式起重機直接原地傾覆。

MG+MM

 

式中:MG——門座式起重機自重產生的穩定力矩;

M——門座式起重機防風系纜裝置防風拉力產生的穩定力 矩;

M ——門座式起重機遭受強風產生的傾覆力矩。

當起重機傾覆力矩穩定力矩時,門座式起重機溜車間接傾覆當門機自身重量所產生的穩定力矩大于或等于風載荷作用在門座式起重機上而產生的傾翻力矩時,門機在一般狀況 下雖然不會原地被大風直接吹倒,但是當配備的防止門機做水平移動的安全措施完全喪失功能后,門機會沿著軌道方向被風吹動發生溜車,由于自身重量的原因,當具有一定速度后,其蓄積的動能就相當巨大,很難再被阻止,當撞到相鄰設備必然會發生垮塌,或撞到碼頭車檔等障礙物之后,另一側門腿會被抬起,當整機重心轉移到門機基距以外時,就發生了傾翻事故。

門座式起重機傾覆的預防措施: 在詳細了解門機在大風作用下的傾翻主要原因,我們也就能制定具有針對性很強的防范措施。

嚴把設計制造關,從設計源頭抓起,加強對門座式起 重機技術規格書中防范裝置和性能的審查。防風設計時應合理且兼顧整體,無論在怎樣的工況條件下,風載荷造成的傾 覆力矩不能大于門機自身的穩定力矩,也就是滿足FEM(歐 洲 機 械 搬 運 協 會 標 準 )、《 起 重 機 設 計 規 范 》 的 GB/T3811-2008版本和《港口裝卸機械風載荷計算及防風 安全要求》的 JT/T30-2008 版本中相關的規定和要求。在 最大風速和風壓的選取時,除了按上述范圍要求的選取外,各港口還應根據本地區資料記載的最大風速數據加上一定安全系數后合理選取。

防風系纜設計時必須考慮具有有效的調節收緊功能。 在抗強風指令發出后,防風系纜必須收緊,使細纜鋼絲繩具 有一定的預緊力,防止在強風沖擊下,因門機竄動繃斷防風 系纜裝置的鋼絲繩,導致門機整機穩定性被大大削弱,從而 引發門機傾翻。

防風系纜裝置拉耳應直接固定在門座式起重機的門腿 上,切忌固定在門座式起重機的行走臺車結構上,以免大車 結構與整機發生拉斷脫節現象。
 ④
必須要保證門機的大車錨定插板與預埋的錨定插座里 的空隙不能太大,行走車輪的楔型塊務必要塞到指定位置以及保證大車制動器和夾輪器(或頂軌器)要發揮有效的制動功能等。

門座式起重機金屬結構局部變形焊縫開裂原因及防治:

門座式起重機構件的局部失穩的原因門座式起重機很多結構件都采用了薄板組合而成,承載 有壓應力、剪切應力或局部壓應力作用構件的翼板和腹板。 對于厚度偏小的薄型板材,在其應力值上升到一定數值后,板材平面穩定的平衡狀態就會逐漸消失。加上一點點的干擾 因素,例如震動、外加載荷或來自穩定平面以外的力等,就會使板材發生波形屈曲。而且在外界干擾消失后,板材無法 復原到初始的平面平衡,我們將這種現象被定義為構件的局 部失穩。構件的局部失穩會導致相關區域的承載能力下降,從而消弱了構件的截面性能,增大了構件的變形量,降低了 結構構件的穩定性和結構的力學性能,最終破壞了構件的結構。

 門座式起重機構件的局部失穩的防治措施:

門機構件的穩定性對整機工作性能和承載能力都有重要的影響。如果門機的結構件發生局部失穩現象,將大大滴降低設備的工作能力和結構件的力學性能。為了防止局部失穩所帶來的構件破壞,在薄壁構件的設計上,我們須保證板件的局部屈曲抗力大于或等于整個構架的屈曲壓力,即構件的 局部穩定性是保證門機整體穩定性的前提。 為了提高構件的局部穩定性可采取的措施:

適當增加板材厚度,合理控制板材的寬厚比值;

采用增加筋板和肋板,起到局部加強作用,以此增加 結構件的局部的抗屈曲性能。

門座式起重機結構或結構件的疲勞破壞原因及防治措施:

門座式起重機四連桿結構特點 隨著門機的大型化發展,門機的幅度和起重量不斷增加, 這就導致在設計四連桿時,其結構尺寸也相應地增長。這些細長比增大的柔性構件具有較低的振動頻率,因而對風載荷作用非常敏感,在風力的作用下非常容易發生振動和變形的情況,從而導致結構件的疲勞損壞。近年來,由風振引起的細長構件的疲勞而損壞問題也時有發生,對港口碼頭的安全生產造成了極大的威脅。

構件的風振影響原因

經研究門座式起重機大拉桿的固有頻率都大1HZ我們平時遇見的風速多在 1030m/s 之間,而脈動風的頻率段約為0.0180.054Hz之間,遠遠低于普通結構件的固有頻率。所以在日常風速范圍內,順風向的陣風脈動無法造成結構件的共振響應,也不會對門機結構造成巨大的威脅。 而當作用在結構件上的脈動風為橫風向時,則會在結構表面的兩側背后引起接替渦旋,而且會發生交替脫落,形成所謂的卡門渦旋。結構物表面的壓力會隨著卡門渦旋的發生而發生周期性變化,從而導致作用在結構件上的力也是周期性變化的,且力的作用方向垂直于風向,這就是我們通常所稱的橫風向作用力。在橫風向力的作用下,構件會發生垂直于風向的振動,這種振動是由于交替渦流引起的,按發生原因又稱為渦激振動。在風載荷引起的各種振動響應中,導致構件破壞的主要因素是由渦流脫離引起的橫風向振動。風振 動作用的不斷重復發生,最終導致了結構件的疲勞損壞。

風振的防范措施 門座式起重機的四連桿機構,特別是大拉桿結構的固有頻率較低,受對風載荷作用的影響很高,容易產生風振響應。所以主要針對大拉桿這類細長構件進行防范。通過破壞渦旋 脫落的規律性的這種方法,可以避免橫風向共振的產生要達到這一目的,其中一種方法就是在結構件的特定表面加裝干擾設施。目前普遍應用且比較有效的干擾器有螺旋箍條、帶空的套筒、擾流板等,但是各種干擾器的布置形式需要通過實驗驗證,以取得最好的效果。 在設計門座式起重機時盡量避免采用圓形桿件,盡可能采用矩形截面的結構,可以在大拉桿結構上采取開減振孔的形式(如圖1),既可以減少迎風面積,直接降低風的作用力, 也可以改變形狀,破壞渦旋脫落的規律,避免橫風向的共振發生。

 

 

門座式起重機在風載荷作用下,會發生整機滑移導致整機傾覆、金屬結構局部變形焊縫開裂以及起重機結構件疲勞 破壞這三種破壞形式。本文通過對這三種破壞形式的原因分析,提出相對應的防范措施與防治手段,最大程度地避免發生此類破壞情形。

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