摘 要

固定式起重机是小型港口常用的一种特种设备，固定式起重机的转台金属结构失效形式是目前港口常见的金属故障形式之一。本文对转台金属结构失效形式的各种情况做了分析，分析了转台金属结构失效可能带来的危害。并对转台处做了受力分析，找出了转台金属结构受力最大的截面处以及受力较大的地方，根据分析工程实际的转台失效案例，分析了产生转台金属结构失效的各方面原因。根据所学的设备管理理论与方法，为防止同样或者类似的故障再次发生，对起重机金属结构失效提供了一套相对应的设备管理措施。并为设备管理提供了可行的方案与针对性措施。

关键词：起重机；金属结构；修复；设备管理

Abstract

The fixed crane is a kind of special equipment commonly used in small port, and the failure form of the turntable metal structure of the fixed crane is one of the common metal faults in the harbor. In this paper, the failure modes of the metal structure of the turntable are analyzed, and the possible damage caused by the failure of the metal structure of the turntable is analyzed. The turntable made force analysis, find out the table section of metal structure of the maximum stress and the large stress, according to the analysis of the actual case analysis of the failure of the turntable, turntable the reasons for failure of metal structure. According to the theory and method of equipment management, a set of corresponding equipment management measures for the failure of crane metal structure is provided to prevent the same or similar failures from happening again. And provide the feasible plan and the pointed measure for the equipment management.

Keywords: Crane; metal construction; repair; Equipment management

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究目的及意义 3

1.4研究基本内容 3

第2章 固定起重机转台部分基本结构及其作用分析 5

2.1 固定起重机转台部分所处位置及其连接构件 5

2.2固定起重机转台部分的基本结构组成及其作用 6

2.本章小结 7

第3章 固定起重机转台部分受力分析 8

3.1固定起重机转台部分三视图及受力模型简化 8

3.1.1固定起重机转台金属结构三视图 8

3.1.2转台金属结构的简化 8

3.2固定起重机转台部分受力分析及危险点的确认 10

3.2.1转台部分的受力计算分析 10

3.2.2转台部分危险点的确认 11

3.3本章小结 11

第4章 固定起重机转台金属结构失效实例分析及其修复设计 13

4.1固定起重机转台金属结构常见失效原因 13

4.2固定起重机转台金属结构失效形式分析及应对措施 14

4.2.1失效形式分析 14

4.2.2各种失效对应的应对措施 14

4.3固定起重机转台金属结构失效实例分析 15

4.4固定起重机转台金属结构失效实例的修复设计方案 17

4.5本章小结 18

第5章 固定起重机转台金属结构设备管理对策 20

5.1设计方面对于固定起重机转台金属结构的优化对策 20

5.2管理方面对于固定起重机转台金属结构失效的预防对策 21

5.3本章总结 22

第6章 环境影响及经济性分析 23

6.1起重机非正常报废对环境的影响 23

6.2起重机维修的经济性分析 23

6.3本章小结 24

第7章 总结与展望 25

7.1全文总结 25

7.2研究展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景

固定式起重机指的是支承在基座上或固定在基础上的只能原地工作的一类起重机，它分为固定塔式起重机、甲板起重机、悬臂起重机三类。它是在露天物料搬运工作中广泛釆用的大型装卸机械，被应用于航空工业、冶金、机械加工等诸多生产领域。而为起重机“骨架”的金属结构，其重量占整机重量的60%-80% ^[1]。但起重机金属结构往往也容易失效，并且结构失效一般具有隐蔽性，难以觉察，而一旦金属结构失效，便需要及时的修复或者通知停止使用，以防止造成人员的伤亡以及更大的经济损失。在相关统计结果表明中,大量的港口起重机事故是由于金属结构的失效所引起的。起重机中结构件的寿命对整机的寿命有关键性的影响，而转台处的金属结构，更是重中之重。因此，研究转台金属结构的失效修复，就成了一个十分重要的问题。起重机转台处金属结构失效主要有金属结构产生裂纹，金属结构断裂，金属结构变形以及焊缝开裂等，而金属结构失效处理不及时，往往会造成较大的事故。疲劳裂纹是起重机金属结构最常见和最危险的缺陷之一，约占金属结构故障的80%以上。实践证明，若发现裂纹不及时修复，设备长期被迫带病运行，早期形成的微小裂纹，尤其是过渡性及危险性裂纹，可能导致严重后果^[2]。起重机往往造价十分高昂,并且维护费用也十分大。因此，起重机的金属结构失效修复设计研究具有重要的理论意义，并在实际生活中产生了较大的工程应用价值。而在破坏之前预防与阻止破坏自然是比破坏之后修复更好的方法，因此，在修复已经发生的金属结构失效后，我们也应该研究对应的设备管理对策，以防患于未然，并且以此尽可能减少事故的发生以及经济的损失。

1.2国内外研究现状

维修方面：起重机的作业环境十分恶劣，工作情况十分复杂，近几年来，港口各种设备尤其是各种大型起重机的安全更加受到重视，相关预防以及修复的研究也在进行。目前，国内外对金属结构失效修复的研究比较成熟，对金属结构产生裂纹，金属结构断裂，金属结构变形的研究较多。焊接，是解决金属结构失效最常用也是最有效的方法之一。而焊接修复工艺的好坏直接影响焊接质量。日本的研究者对结构件焊接部位的探伤检测、对容易出现疲劳断裂的部位进行检查，提高了起重机的产品质量。目前，对于起重机金属结构产生的裂纹、各焊缝的开裂以及金属结构的变形等方面的修复，最主要的困难就是找出问题的准确位置，简而言之就是金属结构裂纹的识别。金属结构裂纹识别主要用来解决两大问题：是否存在裂纹、裂纹的位置和裂纹大小。用有限元模态分析对金属结构裂纹进行精确识别是目前常用的查找裂纹的方法。基于有限元法建立裂纹金属结构的精确辨识模型，通过对结构模型的固有频率分析，建立金属结构固有频率精准数据库，从而当金属结构出现裂纹时，利用四线等高相交裂纹识别技术定量找出裂纹的位置和裂纹的大小^[3]。在结构产生损伤时，产生裂纹的位置一般不止一处，而且裂纹产生的原因一般也不止有一种。因此，如果要是在损伤位置未知时，我们随意的采用某种裂纹识别技术对损伤结构进行裂纹识别，容易出现结果漏报漏检的情况，甚至出现检测结果的错误。

设备管理方面：国际上目前已经采用了设备管理新的模式。从预知维修到了状态维修，并形成成了以利用率为中心的维修、适应性维修、全面计划质量维修、可靠性维修和风险性检查与风险维修等方面的策略。而我国也形成了我国特色的设备维修与管理策略，根据我国的实际情况，我国建立和完善了维修工程教育体系。形成了绿色维修、再制造工程和设备健康管理方案。设备管理在国际社会中越来越受到重视，不断更新的设备管理对策，使得设备管理更加完善。

1.3研究目的及意义

固定起重机转台金属结构是起重机中主要的受载结构之一。它起着承上启下的作用，往上，它支撑着人字架、臂架、司机室、配重等结构的重量；往下，它将上部分结构的受力合理的传递给圆筒部分，并且在这部分做回转运动。一旦转台金属结构产生问题后，比较容易发生较大的安全事故，而且由于转台处在机械中部，不易安装和拆卸，因此，当转台金属结构失效发生时，常选用修复的方法。采用修复的方法不仅仅方便有效，而且节约成本。通过对于失效的转台金属结构分析以及修复的设计，让我们更加可能发现机构设计存在的缺陷并对此做出进行进一步的改进，使得起重机设计更加合理，并提高门座起重机的工作性能以及经济性，有利于提升起重机的设计水平和设备质量，增强了起重机的安全性。