桥式起重机主梁的下挠及危害.pdf

桥式起重机主梁的下挠及危害

图片：

桥式起重机主梁一般都做成箱型薄壁结构，它是承担小车重量和外载荷及保持桥架稳
定的重要构件，因此，它应具有足够的强度、刚度和稳定性，以保证在规定载何作用下，其
主梁在刚度允许的范围内不至于发生永久变形造成破坏。主梁上拱度即预弯是用来抵消工作
中主梁所产生的弹性变形以减轻小车的爬坡、下滑，并使主梁处于较为有利的工作受力状态
和保证集中传动大车运行机构的传动性能的。
一般情况下起重机自投运开始，主梁上拱度都会逐渐减小，即自原始拱度向下产生永
久变形，这时主梁反而被强化，承载能力有所增强，在载荷不变的情况下拱度会进入较长一
段时间的稳定期。随着工作时间的增长或在外部非正常条件作用下，主梁拱度会继续减小，
甚至发展至零或负值，这时的起重机主梁材料被拉伸至比例极限，再继续发展下去就有发生
突然失稳、断裂的危险。

一、主梁下挠的原因
总的来说造成起重机主梁下挠的原因有两类：一类是因为主梁结构材料的应力过大，超
过了它的屈服强度产生了塑性变形；另一类是主梁大面积材料长期在频繁的高应力作用下组
织发生了连续的滑移、位错。
常见具体原因总结如下，不一定全面，希望网友积极补充。
（一）结构内应力的影响：
起重机金属结构的各部位存在着不同方向的拉、压等复杂的应力，这些应力的产生，主
要是由制造工艺和结构制造过程中的强制组装、构件变形造成的。再一个原因是由于采用热
熔切割、焊接过程中的局部受热不均匀，造成焊缝及其附近金属的收缩及收缩不一致，导致
主梁内部产生残余应力，在载何作用下，使主梁产生应力过大，超出材料的屈服极限，引起
永久变形。结构残余应力，在起重机的使用过程中，会不断地松弛、耗散、趋向均匀化，以
至于消失，也是引起主梁拱度减小的重要因素。
（二）不合理的使用：
起重机是在指定的使用条件下进行设计的，对于选型不适、超载及其他不合理的使用
是无法进行考虑的，现象太多不在细讲。
我们在长期的工作实践中，发现一种类似于共振的造成起重机主梁下挠的重要现象，希
望引起设计和使用人员重视。这种现象就是带取物装置类的起重机，如：抓斗、电磁吸盘、
夹钳等在作业时，起重机刚取起物料时，司机有意或无意的致物料丢失，使起重机突然失载，
造成主梁剧烈振动，由于起重机主梁的振动是低频率、大振幅，当主梁振动至下峰时（相当
于承载状态）刚好起重机进行二次取物作业，结果造成事实上的主梁承载成倍增加，虽然抓
斗、电磁吸盘类起重机，在设计时，附加载荷考虑的比较多，但是偶遇此种工况多次循环时，
就会造成主梁的下挠。
（三）不合理的修理：
由于没有掌握在起重机金属结构上加热引起结构变形的规律，也没有采取防止变形的措
施，就在桥架上气割或焊接，从而造成主梁的严重变形。
（四）高温的影响：
在高温环境下，主梁金属材料的屈服强度有所降低，受拉区还产生与工作应力相一致的
线涨温度应力，使主梁的承载能力降低很多，这种情况如不能得到重视，起重机工作时很容
易造成隐性超载，致主梁下挠。例如，冶炼辐射热将造成主梁下盖板温度大大超过上盖板温
度，使下盖板的受热伸长大于上盖板的受热伸长，在载荷的作用下导致主梁拱度的逐渐减小。

（五）小车轮压过大：
由于小车轮压过大或道轨太小造成主梁肋板间上盖板局部凹陷或腹板受压区凸凹变形，
而使主梁整体下挠（箱型正轨梁比较突出常见）。
（六）做功多材料发生疲劳、蠕变：
根据我们多年从事本专业的经验得出，主梁下挠现象多发生在做功多、出力大、材料
出现疲劳、蠕变的起重机上，（起重机的做功用吨小时表示）这是因为在长期的、频繁的、
高应力作用下，大面积的主梁材料组织内晶体发生连续滑移、位错，导致上拱度逐渐减小。

（七）其它：
起重机主梁为细长结构件，不合理的存放、运输、起吊和安装都能引起桥架结构的变形。
还有主梁的材料、质量也是造成主梁下挠的重要因素。

二、主梁下挠对起重机的安全可靠性与使用性能的影响

（一）主梁下挠对起重机承载能力和使用安全的影响
起重机主梁弹性变形幅度过大，振动剧烈，这是出现了刚度问题。起重机主梁发生永
久变形出现下挠，这是出现了强度问题。起重机主梁由上拱变形为下挠，也就是中性层以上
部分被挤压变形、中性层以下部分被拉永久伸长的过程。起重机主梁下挠，改变了主梁的设
计受力状态，材料缺陷、制造缺陷、疲劳缺陷等随着下挠值的增大被逐渐扩大，并增加诸多
附加载荷；最大工作弯矩值、最大工作应力值随之增大；中性层以下材料密度随之减小，抗
拉能力降低，中性层以上材料被挤压弯曲变形，抗压能力降低；因此，起重机的承载能力和
安全可靠性随之减小。起重机主梁下挠至比例极限时起重机不能再继续使用，必须降低额定
工作载荷或修复加固。否则，会造成主梁突然失稳、断裂的恶性事故发生。

（二）主梁下挠对桥架结构的影响
主梁下挠往往并发