三梁門(mén)式取樣機(jī)制造工藝

朱裕琪

（方大特鋼科技股份有限公司，江西南昌330012）

三梁門(mén)式取樣機(jī)制造工藝

朱裕琪

（方大特鋼科技股份有限公司，江西南昌330012）

在三梁門(mén)式取樣機(jī)制造前，上下橫梁的結(jié)構(gòu)及外形尺寸必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖的設(shè)計(jì)尺寸和技術(shù)要求進(jìn)行改進(jìn)，才能制造出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品。此外，現(xiàn)場(chǎng)安裝前，需對(duì)各部件的累積誤差和焊接殘余變形予以修正。因此，如何優(yōu)化工藝是門(mén)式取樣機(jī)制造工作的關(guān)鍵。以工程軟件為工具，說(shuō)明了三梁門(mén)式取樣機(jī)制造過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及解決辦法。形成的相關(guān)數(shù)據(jù)，為取樣機(jī)制作安裝的精確性和運(yùn)行可靠性提供了依據(jù)。

三梁門(mén)式取樣機(jī)；制造；工藝優(yōu)化

0　前言

方大特鋼科技股份有限公司跨三采三火車(chē)門(mén)式采制樣機(jī)技改工程的主體結(jié)構(gòu)為1臺(tái)跨度S=16 m的門(mén)式起重機(jī)，按結(jié)構(gòu)分類(lèi)為A4級(jí)[1]；由于設(shè)計(jì)要求煤小車(chē)與礦小車(chē)同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行，該機(jī)必須采用三梁式橋架結(jié)構(gòu)并以變截面四棱柱支腿和箱型下橫梁結(jié)構(gòu)為其支承，如圖1所示。傳統(tǒng)分部件制作方法易造成橋架起拱任意性大，大跨度構(gòu)件焊接變形明顯以及累積誤差，影響現(xiàn)場(chǎng)安裝。數(shù)控等離子切割機(jī)能夠在鋼板上精確切割出設(shè)定曲線(xiàn)，使橋架起拱受控；預(yù)拼裝與焊后火焰矯正等綜合措施能夠確保最終產(chǎn)品符合起重設(shè)備驗(yàn)收規(guī)范要求。在此對(duì)工藝優(yōu)化的關(guān)鍵部分進(jìn)行研究。

1　三梁橋架主梁的起拱工藝

1.1理論起拱量的確定

主梁應(yīng)有上拱，跨中上拱應(yīng)為（0.9/1000～1.4/ 1000）S，且最大上拱度應(yīng)控制在跨中S/10的范圍內(nèi)[1]。故ΔH定為20 mm。

1.2實(shí)際起拱量的確定與具體工藝

起重機(jī)的靜態(tài)剛性規(guī)定為：由起重量和小車(chē)自重在主梁跨中引起的垂直靜撓度應(yīng)符合以下要求：a.對(duì)A1～A3級(jí)，不大于S/700；b.對(duì)A4～A6級(jí)，不大于S/800；c.對(duì)A7級(jí)，不大于S/1 000[1]。故最大垂直靜撓度為20 mm。鋼制構(gòu)件單道焊縫所引起的撓度可以用式（2）計(jì)算[2]

圖1　三梁門(mén)式取樣機(jī)示意

式中金屬極氣體保護(hù)電弧焊k=0.041；雙面角焊縫校正系數(shù)k2=1.59；角焊縫截面積18mm2；偏心矩e=600 mm；構(gòu)件長(zhǎng)度L=1600mm；構(gòu)件幾何慣性矩I=4.94×109mm4；由式（2）得f=5.74 mm。

同時(shí)，考慮到焊接順序，下部先焊，剛度較大，不利于上部焊縫殘余變形對(duì)下部焊縫殘余變形的對(duì)沖作用，實(shí)際撓度應(yīng)大于計(jì)算值。綜合上述計(jì)算，根據(jù)式（1）確定實(shí)際起拱量為50 mm。

為避免小車(chē)爬坡阻力，應(yīng)采用四次曲線(xiàn)[3]

式中X、Y為各點(diǎn)的起拱坐標(biāo)。

在傳統(tǒng)工藝中，需在拼接后的鋼板上取多個(gè)離散坐標(biāo)點(diǎn)人工放樣，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，損害了四次曲線(xiàn)的連續(xù)性。利用工程軟件CATIA中的法則曲線(xiàn)功能，將相應(yīng)參數(shù)編輯為公式得出精確連續(xù)的四次曲線(xiàn)，如圖2所示。轉(zhuǎn)換為G代碼后，使用龍門(mén)式數(shù)控等離子切割機(jī)在定制鋼板上切割起拱腹板，如圖3所示。

圖2　代入?yún)?shù)的法則曲線(xiàn)繪制截圖（半）

圖3　橋架腹板等離子切割示意

2　四棱柱支腿的修正工藝

三梁橋架及各支腿制作完成后通過(guò)預(yù)拼裝來(lái)消除累積誤差，具體做法：使用激光水準(zhǔn)儀將各支腿安裝面平行與橋架軸線(xiàn)放置，對(duì)其下端安裝面后，利用上端安裝面法蘭與支腿本體的角焊縫位置來(lái)調(diào)解制作過(guò)程中產(chǎn)生的5～10 mm誤差。安裝面法蘭焊接后，即可拆除預(yù)拼裝。

3　箱型下橫梁的焊接殘余變形控制措施

不均勻加熱是導(dǎo)致產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因[2]。箱型下橫梁的基本結(jié)構(gòu)為上翼板基本平直，下翼板呈凸面的倒機(jī)翼截面形式。上下翼板在采用焊接規(guī)范相同的情況下，反向變形不可避免，為將下橫梁?；仄街甭怨盃顟B(tài)，在腹板下部避開(kāi)筋板位置進(jìn)行局部加熱，如圖4所示。

圖4　下橫梁火焰矯正示意

4　結(jié)論

使用本工藝制作的門(mén)式采制樣機(jī)經(jīng)檢測(cè)，符合GB/T 14406的各項(xiàng)要求，工程驗(yàn)收合格，在線(xiàn)運(yùn)行1年來(lái)狀態(tài)良好。

[1]GB/T 14405-93，通用橋式起重機(jī)[S].

[2]方洪淵.焊接結(jié)構(gòu)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：86-117.

[3]韓智偉.門(mén)式起重機(jī)主梁的曲線(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算[J].寧夏機(jī)械，2007（3）：36-37.

Manufacturing technology of the three-girder gantry sampling machine

ZHU Yuqi
（Fangda Special Steel Technology Co.，Ltd.，Nanchang 330012，China）

The structure and dimensions of upper girder must be improved and modified according to the designed dimensions and technical requirements before the manufacture of three girder gantry sampling machine,for it would be possible for workers to delivery qualified products which meet the requirements of National Standard.In addition,welding deformation and cumulative error to different parts must be corrected before site installation.Therefore,how to optimize the manufacturing technology is the key to build three girder gantry sampling machine.Engineering softwares as the tools,this article describes the problems encountered in the three girder gantry sampling machine manufacturing process as well as the solutions.The related data provide reliable and accurate basis to the sampling machine installation.

three-girder gantry sampling machine；manufacturing；technology modify

TG431

B

1001－2303（2016）02－0116-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.02.27

2014－12－03；

2015－02－20

朱裕琪（1990—），男，江西省豐城人，學(xué)士，主要從事焊接技術(shù)、設(shè)備與工程方面的工作。