桥式抓斗卸船机大车行走轨道改造探讨

摘 要：我公司桥式抓斗卸船机大车行走轨道分为海侧、陆侧。单侧全长270米，型号为QU100型重轨。由于卸船机运行过程中海侧轨道频繁受力橡胶垫板老化，轨道焊口开裂、下陷等故障频繁发生，最终导致卸船机机械故障。

关键词：卸船机；轨道；改造

广东大唐国际潮州发电有限责任公司（以下简称潮州发电厂）卸船机大车轨道分为海侧、陆侧，单侧全长270米，型号为QU100型重轨。卸船机出力为1500t/h，自重1250T，轮压小于等于520KN。卸船机轨道处于机械和土建工程之间一个结合领域，通常情况下，机械工程师只是关注运行设备本身所存在的问题，而土建工程师关心的仅是轨道基础结构是否安全可靠，而对介于二者之间的卸船机轨道，由于没有专门的工程技术人员来研究，所以这里会经常出现各种问题，目前国内现有的大部分卸船机等运行设备的每段轨道采用的是鱼尾板螺栓固定的连接方式，卸船机钢轨固定件大都采用的是铁路轨道专用的扣件。如果卸船机是处于高速高工作周期，或卸船机轮压很大，那么轨道和卸船机损坏的问题就相应产生了。

1 卸船机大车行走轨道目前在存在的问题

（1）钢轨之间用鱼尾板螺栓固定的连接方式，钢轨之间的接口有间隙，当卸船机在通过钢轨接口时对轨道产生强烈振动、冲击，大车行走机构会出现车轮轴承损坏等故障。

（2）压板及鱼尾板螺栓由于直接承受轨道传来的力会出现松动、脱落现象，需要定期检查紧固。

（3）钢轨出现磨损、啃轨现象，钢轨在接口处出现错位、变形，对钢轨进行修复费工费时。

（4）钢轨下的胶泥基础破碎，产生局部下沉，当卸船机在此处通过时造成大车行走机构损坏，尤其在钢轨接口处，损坏情况最为严重。

2 钢轨固定系统损坏原因及柔性固定系统解决方案

（1）国内大部分卸船机轨道一般都是采用鱼尾板螺栓的连接方式，钢轨与钢轨之间有一个间隙，每当卸船机的大车车轮通过钢轨接口处时，会产生较大的冲击和振动，频繁的冲击和振动会造成压板固定螺栓和鱼尾板固定螺栓松动导致钢轨变形，压碎钢轨接口处下面的胶泥层，导致钢轨下沉，甚至造成钢轨接口处两轨顶面高低不平、错开等现象。同时也会使卸船机受损，发生卸船机车轮的轮缘的磨损、轴承损坏、行走机构铰轴损坏等事故。

采用焊接方式连接钢轨，消除轨道与轨道之间的间隙，是轨道直接连接属于无缝连接，这样当车轮通过轨道时就不会对轨道造成冲击和振动。钢轨固定采用可调式压板，压板可以调节具有抗侧向力的自锁功能；压板和轨道接触处为硫化橡胶块，垂直方向以弹性力压紧钢轨，可以释放因为钢轨受热、受冷而增加的钢轨内应力。

（2）卸船机的钢轨是热轧的，钢轨底面是一个不平的面，把这样的一个底面不平的钢轨直接安置在混凝土基础上，最初混凝土与钢轨之间的接触面会变成和钢轨一样的表面，然而钢轨热胀冷缩导致钢轨纵向伸缩，会使钢轨底面置于成峰状的小颗粒上，当卸船机运行时，卸船机的正压力就会使这些颗粒碾碎，周而复始，混凝土基础就会遭到严重破损，引起钢轨下沉。

为解决这个问题，可以在钢轨和混凝土表面之间铺设钢垫板，增加钢轨抗弯截面模量；在钢轨与钢垫板之间铺设胶垫板解决钢轨底面与钢垫板表面不平的问题，使轮压的正压力在钢轨和混凝土基础之间起到个缓冲的作用；在钢垫板和混凝土之间，采用轨道专用胶泥保护混凝土基础，这种形式的胶泥抗压强度高，有很强的抗冲击、抗震动性，可将钢垫板和水泥牢固的粘合在一起，成形后尺寸稳定，不产生塑性收缩现象，其的流动性能很好，便于现场施工。

（3）当卸船机车轮沿轨道行走时，在车轮前后两端的钢轨会被垂直提起，虽然这种在垂直方向提起的量很小，但由此产生的力却很大。这个提升力足以使任何以硬碰硬固定钢轨的压板螺栓松动，甚至造成损坏。采用可调式压板可以很好地解决这个问题。压板夹上有一橡胶块，橡胶块的材料为合成弹性橡胶，压板夹通过这个橡胶块以弹性力压紧钢轨。橡胶块可以保护压板螺栓不会因为钢轨向上的提升力松动或断裂。

（4）卸船机在雨天行走时，轨道基础承受的冲击力较大，容易造成轨道水泥基础开裂，雨水会流入混泥土基础。由于水是不可压缩的，它流入后会被挤出去，水的流入和挤压的不断重复，造成混泥土基础磨损和侵蚀。在钢垫板和混凝土之间灌注轨道专用胶泥可以解决这个问题。另因为潮州发电厂码头面长期用水冲洗，水的不断渗入和被挤出导致轨道基础出现空洞，造成轨道下沉，水进入后加速了橡胶垫板、钢垫板及固定螺栓的老化和锈蚀，影响轨道的正常生产运行。在轨道混凝土基础浇筑沥青砂可以有效地避免上述问题的产生，从而延长卸船机轨道的使用寿命。

3 钢轨的安装工艺

3.1 安装前检查

安装前首先检查钢垫板和钢轨是否有弯曲变形。发现钢轨和钢垫板弯曲变形必须校正后再安装。

3.2 安装顺序

铺设钢垫板→测量调整钢垫板的标高→焊压板底座→灌轨道专用胶泥→铺设胶垫板→安装钢轨→钢轨接口焊接→测量轨道直线度并按规定扭矩紧固压板螺栓。

3.3 钢垫板的安装

安装钢垫板之前，应先将基础混凝土槽内的的杂物清理干净。依照图纸规定安装钢垫板，用调校螺栓准确地调整钢垫板的标高一致。按照“压板的安装说明”的要求将压板底座焊接在钢垫板上，压板的间距详见施工图纸的要求。在每块钢垫板之间留10mm连接缝，钢垫板水平调整，并初紧预埋螺栓。

3.4 压板底座现场焊接

压板底座焊接在现场工地进行，建议按如下步骤进行：

（1）将钢垫板的开孔穿入预埋螺栓并安放到位，调整钢垫板上的调校螺栓对钢垫板进行水平调整，这时不要上紧螺母。（2）在钢垫板上要焊接压板底座处做预热处理并清洁表面。（3）将压板底座按安装尺寸焊接在钢垫板。（4）让钢垫板自然冷却到大气温度。（5）钢垫板进行水平精确调整。

注意：绝不允许先灌胶泥，再焊压板底座。

3.5 浇灌胶泥

应按照生产厂家提供的施工作业方法进行。必须严格按照生产厂家提供的配比进行搅拌，未经过生产厂家技术人员的同意，不得任意增减加水量。应特别注意，在灌注前必须再次清除钢垫板与轨道基础之间残留的各种垃圾（可用压缩空气清除），并要用水充分湿润将与胶泥接触的混凝土表面，并不得留有积水（可用压缩空气清除）。为了使钢垫板下的空气排出，灌注应只从一面到另一面，一端到另一端。在灌注过程中，不可用力敲击钢垫板。当灌浇胶泥凝固后，应松开调校螺栓，并上紧预埋螺栓。调校螺栓松脱后所遗留的孔应及时用胶泥砂浆填补。在灌浆结束后，需保持胶泥湿润至少72小时以上。在气温高于21℃时，可采用盖湿草包或湿麻袋养护，时间不得少于72小时。

3.6 安装胶垫板

胶垫板的带槽面应与钢轨底面相接触。胶垫板应连续式的铺设，胶垫板与胶垫板之间的接口应与钢轨接口和钢垫板的接口错开布置。在轨道两个端头的钢垫板表面上各焊一块与钢轨底宽一样的钢片，防止胶垫板从侧面滑出。

3.7 钢轨定位固定

在焊接前，钢轨应放在胶垫板并上小心谨慎地调校至正确的定位线。调校完成后应立刻把压板夹上紧（上紧扭矩为250NM），当整条钢轨完成调校后，应重新检查压板螺栓的上紧扭矩。在钢轨焊缝3米的范围内，压板夹则不用上紧，以备焊接时可以将钢轨抬起。在调整钢轨的同时，需随时检查胶垫板的情况，保证胶垫板不致侧面露出钢轨底面。当全条轨道完成调校后，需再次检查压板夹位置及压板螺栓的扭矩。压板底座平行于钢轨轴线，离钢轨边缘10mm，详见图1所示。

3.8 钢轨接口的焊接说明

（1）每段钢轨间的焊接缝为15-18mm，焊条应为低氢型焊条的机械特性和钢轨的机械特性应相符。焊条使用前，应进行烘干，焊条从烘干箱取出后应放在保温桶里。在焊接前应使用电解质的黄铜所制成铜模件包围焊缝的底部和两侧，以防熔化金属外流。旁模件应有足够的宽度以防熔化金属外溢，旁模件和钢轨间应留有约2mm的空间，用以清除焊渣。焊接前选用适当尺寸的瓷砖作为隔热物料，在钢轨底面和胶垫板表面应放置隔热物料，以保护胶垫板。对钢轨焊口处进行预热，预热范围为焊接缝两侧至少150mm，预热温度控制在200℃-250℃之间。

（2）钢轨放在底模件上后，放上一块小碳钢片。焊接时，首先应沿小钢片侧熔接金属，并应确保钢轨与小钢片完全熔接。焊接第一行后，应立刻清除熔渣，并放置第一对旁模件，然后进行第二行的焊接。焊接时应一边焊接一边透过模件和钢轨间空隙清除熔渣。如熔渣在换焊条后已有冷却迹象，电焊工必须确保硬化了的熔渣完全熔入熔接金属内。焊条应尽量保持垂直，并应以匀速、平稳从一侧焊至另一侧，使熔渣可以从钢轨与铜模件之间的空隙流走。当钢轨底部的焊接完成后，可放入与钢轨弧度相配的旁模件，旁模件与钢轨间必须留有空隙以供熔渣流出。重复以上步骤直至焊接部位的焊料略高于钢轨顶部1至2mm。焊接完成后，钢轨应立即盖上毛毡等隔热物。焊接完成后15分钟，可以拆除旁模件及底模板并对模板进行清洁。拆除铜模件后应立即用毛毡等隔热物覆盖焊口处。冷却所需时间至少为12小时，毛毡及保护胶垫板的隔热层可在焊缝温度低于60℃以下时拆除。毛毡及保护胶垫板的隔热层拆除后对钢轨焊口处进行磨光处理，轨道上端面必须打磨平滑。

（3）铝热焊与手工焊的优缺点：铝热焊优点，焊口质量好，不容易夹渣，焊材和母材的材质完全一致，焊接效率高，焊接工程不受人为因素影响，比如清渣不彻底啊，预热不均匀等等，缺点造价高。手工焊优点，方便灵活，对作业空间要求不高，尤其是高空焊接，价格便宜，缺点，对焊工的要求高，焊条材质和母材不一致，焊接速度慢，预热温度低。

4 结束语

文章对传统的轨道固定系统损坏的原因及卸船机大车轨道的施工工艺进行了分析。通过对卸船机大车行走轨道损坏的原因、施工工艺及施工过程中的注意事项阐述，对卸船机如何保证和提高轨道的可靠性上有一定的参考和借鉴作用。

作者简介：崔晓峰（1984-），男，内蒙古通辽人，工程师，工学学士，从事火电厂设备管理工作。