淺談電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)（箱型）主梁制作技術(shù)

蒲洪濤，王 磊

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 聊城分院，山東 聊城 252000）

淺談電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)（箱型）主梁制作技術(shù)

蒲洪濤，王 磊

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 聊城分院，山東 聊城 252000）

為提升電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)的制造品質(zhì)，筆者以10 t電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)為案例，通過(guò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及焊接余量的計(jì)算，分析出制造工藝、焊接順序、焊接辦法及注意事項(xiàng)、拼裝檢查、預(yù)拼裝檢查測(cè)量要求、主梁總體線形尺寸檢查等項(xiàng)目的特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)手段，詳細(xì)的闡述了其制作技術(shù)，從而有效地提高了電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)主梁的制造技術(shù)，借此希望能對(duì)類似工程起到好的借鑒作用。

電動(dòng)葫蘆；門式起重機(jī)；主梁；制作技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，制造業(yè)水平也得到了迅速提升。電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)是建材市場(chǎng)不可或缺的設(shè)備，其制造品質(zhì)的高低，直接影響其使用性能。尤其是其金屬結(jié)構(gòu)的制造品質(zhì)，對(duì)安全使用起著至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)以額定起重總質(zhì)量為10 t的電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)為案例，介紹其制作技術(shù)，希望能對(duì)類似工程起到好的借鑒作用。有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)：

額定起重總質(zhì)量10 t；

設(shè)計(jì)總長(zhǎng)36m；

門腿跨度24m；

起升高度9m；

下橫梁寬6m；

單主梁結(jié)構(gòu)，門腿成“八”字形受力；

4輪支承，雙輪驅(qū)動(dòng)。

整根梁體成狹長(zhǎng)形箱型結(jié)構(gòu)，主梁腹板厚度較薄，焊縫多，且主要集中在頂板側(cè)，焊接量大。其中最難控制點(diǎn)為：主梁上拱度、腹板垂直度、側(cè)彎及24m跨度。

由于主梁的制作工藝具有一定的代表性，對(duì)于門機(jī)其他結(jié)構(gòu)件（如剛性腿、下橫梁）的制造有重要的參考作用，在此僅針對(duì)此臺(tái)門機(jī)三大結(jié)構(gòu)件中的主梁的制作過(guò)程，談?wù)勚圃旒夹g(shù)和品質(zhì)控制等問(wèn)題。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

10 t電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，主要由主梁、剛性腿、下橫梁這3個(gè)大結(jié)構(gòu)件組成，主要采用低合金鋼材料（Q235B）制造。3大結(jié)構(gòu)件簡(jiǎn)介如下:

（1）主梁。主梁采用單主梁結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)為36000mm，寬度為600mm，梁高1400mm，總質(zhì)量15.800 t。為了利于減輕自重，頂板及腹板在長(zhǎng)度和寬度方向上，采用不同厚度的鋼板。

（2）剛性腿。剛性腿采用柱形整體式箱形結(jié)構(gòu)，最大截面為1700mm×500mm，總質(zhì)量9.600 t。

（3）下橫梁。下橫梁采用箱形截面結(jié)構(gòu)，下橫梁與剛性腿采用法蘭聯(lián)接。

2 技術(shù)準(zhǔn)備和焊接余量計(jì)算

主梁制作關(guān)鍵點(diǎn)是腹板制作，腹板制作關(guān)鍵是預(yù)留收縮量和預(yù)制上拱度。規(guī)范要求上拱度為（0.9～1.4）L/1000。此處支承中心L=24000mm，計(jì)算結(jié)果為21.6～33.6mm。

要保證主梁上拱度，主梁焊接前必須預(yù)留上拱度余量。由于該主梁焊縫主要集中在上部（上翼板上），焊后產(chǎn)生下?lián)献冃?，預(yù)留的反變形，必須除去下?lián)献冃?。根?jù)焊縫收縮余量經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算焊接變形下?lián)隙取?/p>

角接焊縫橫向收縮量計(jì)算公式：

式中，

△y為角接焊縫橫向收縮量；

K為焊角，K=8mm；

δ為翼板厚度，δ=14mm；

N為所有筋板與上翼板焊接的焊縫數(shù)量，N=72；

焊縫下?lián)献冃瘟坑?jì)算公式：

式中，

f為焊縫下?lián)献冃瘟浚?/p>

L為箱型梁長(zhǎng)度，L=24000mm；

△y為角接焊縫橫向收縮量，△y=1.6457mm；b為焊箱型梁筋板寬度，b=540mm；

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合規(guī)范要求，確定焊縫主梁裝配上拱度為37～49mm；主梁制作上拱度工藝預(yù)留量為43mm。

在上面各筋板的橫向收縮量的計(jì)算中可以看出，焊縫橫向收縮對(duì)長(zhǎng)度的影響不大，此處只考慮焊縫的縱向收縮量。根據(jù)角焊縫收縮量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，縱向收縮量手工焊可取焊縫長(zhǎng)度的千分之一，主梁總長(zhǎng)36000mm，估算出主梁長(zhǎng)度收縮量約為36mm，考慮CO2焊接變形小的特點(diǎn)，此處預(yù)留長(zhǎng)度收縮量30mm。

3 制造工藝

根據(jù)本臺(tái)龍門吊的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)為單主梁結(jié)構(gòu)，主梁制作時(shí)，采用整體預(yù)拼起拱的方式進(jìn)行。

3.1 主梁腹板下料

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將各數(shù)據(jù)分配到主梁上，各節(jié)的尺寸選擇為：

中間一節(jié)上拱30mm，長(zhǎng)度為24000mm；

兩端節(jié)上拱45mm，長(zhǎng)度分別為6000mm。

實(shí)際下料時(shí)，主梁腹板中間一節(jié)采用3塊板拼制而成。拼接成形主梁腹板用粉線或鋼絲線以兩端頭最大點(diǎn)為基準(zhǔn)繃緊，測(cè)量中間矢高，用鋼盤尺測(cè)主梁腹板長(zhǎng)、寬及對(duì)角尺寸，對(duì)接焊縫按Ⅰ類縫要求進(jìn)行焊接和超聲波探傷。

下料時(shí)采用拼接后的一張整板上切割成型，在生產(chǎn)過(guò)程中采用放地樣的方式，進(jìn)行組拼、焊接、檢驗(yàn)，對(duì)接焊縫按Ⅰ類縫要求進(jìn)行焊接。

3.2 梁段整體拼裝工藝

（1）總拼胎架搭設(shè)。主梁主體尺寸較大，對(duì)施工帶來(lái)諸多不便，本方案采用倒造法。用外胎架進(jìn)行側(cè)面板的定位，然后以隔板為內(nèi)胎，進(jìn)行其它幾個(gè)面的面板定位。倒裝胎架搭設(shè)時(shí)，要確保胎架有足夠的剛性，防止箱梁在拼裝時(shí)變形。

考慮到主梁為單主梁結(jié)構(gòu)，采用頂面板朝下的倒裝方式，所有板片對(duì)接縫為雙V型坡口，其中頂側(cè)面作為拼裝時(shí)的底板，確保對(duì)接縫外觀成型美觀。

為了提高拼裝效率，減少焊接變形和火焰修整量，保證板塊平面度，應(yīng)在拼接焊縫焊接前預(yù)置反變形。

（2）組裝橫隔板。橫隔板支撐整體結(jié)構(gòu)，在頂板上按照放樣尺寸進(jìn)行組裝，就位后用調(diào)整橫隔板的垂直度。

（3）組裝下側(cè)面板。首先在胎架上按照主梁的理論起拱值，測(cè)量放出底板的邊線，然后以底板的邊界線為基準(zhǔn)，定出下側(cè)面板的理論位置線，按此位置線進(jìn)行首塊下側(cè)面板的精確定位。固定后，對(duì)稱組焊對(duì)面下側(cè)面板，組裝時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)寬度，精確預(yù)留焊接收縮量。

（4）組裝工字鋼。下側(cè)面板焊接檢驗(yàn)合格后，在下側(cè)面板上測(cè)量放出工字鋼的定位線，然后組焊工字鋼。

（5）組裝斜側(cè)面板。工字鋼組對(duì)后開始焊接，頂板裝配焊接結(jié)束后，安裝斜側(cè)面板，安裝就位后，需要加設(shè)臨時(shí)支撐，安裝完成斜側(cè)面板直至結(jié)束。從而完成整個(gè)梁段的組拼。

4 焊接順序

為控制主梁制作整體品質(zhì)，主梁采用整裝、整焊、整體矯形的方法予以制作。裝配時(shí)主梁上翼板預(yù)留48mm的上拱（倒裝），平鋪在鋼軌平臺(tái)上，用水平儀調(diào)整各點(diǎn)的高程，翼板橫向傾斜度小于2.0mm，調(diào)整好后加支承板點(diǎn)焊，將其固定在鋼軌平臺(tái)上。按預(yù)留收縮量進(jìn)行平均分配工藝，對(duì)各筋板進(jìn)行放樣定位。

裝配時(shí)，先裝主梁各筋板，根據(jù)筋板放樣尺寸，從中間開始將各筋板點(diǎn)焊在主梁翼板上，點(diǎn)焊不能全部點(diǎn)死，以方便筋板整體的直線度、垂直度的調(diào)整。為便于主梁腹板的裝配，考慮主梁腹板長(zhǎng)而軟，先將主梁腹板吊裝到翼板上，外側(cè)加焊可調(diào)節(jié)的斜支撐進(jìn)行固定。主梁腹板與翼板固定后，調(diào)整各筋板及主梁直線度、垂直度。因主梁兩端較高，垂直度控制難度大，主梁整體控制沒(méi)有基準(zhǔn)等，故將主梁兩端的最外側(cè)端板縱、橫向垂直度調(diào)整好，并與邊梁腹板點(diǎn)焊定位，加支承固定不準(zhǔn)其向任何方向擺動(dòng)。在已調(diào)好的兩端板側(cè)面，在主梁腹板距下翼板0.5m處，距主梁腹板100mm處設(shè)置一根繃直的鋼絲，用以調(diào)整主梁側(cè)面直線度?？嚭娩摻z后，調(diào)整最中間一塊筋板的垂直度和直線度，以此為基準(zhǔn)向兩端對(duì)各筋板進(jìn)行調(diào)整并與腹板點(diǎn)焊。

主梁整體對(duì)裝完畢，按工藝要求對(duì)垂直度、旁彎、長(zhǎng)、寬、高等關(guān)鍵控制項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)，并復(fù)測(cè)腹板上拱度。主梁腹板與翼板焊縫工藝設(shè)計(jì)有2mm的間隙，在腹板對(duì)裝過(guò)程中嚴(yán)格控制裝配間隙。

5 焊接方法

主梁所有筋板的焊角均為6mm貼角焊，如果采用手工電弧焊焊接變形較大，對(duì)主梁焊后成形品質(zhì)影響較大，因此采用CO2氣體保護(hù)焊。主梁腹板與翼板組合焊縫為Ⅱ類縫，為保證焊接品質(zhì)采用45°坡口、2mm鈍邊、2mm裝配間隙焊縫。此焊縫長(zhǎng)，可用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接，但采用埋弧自動(dòng)焊時(shí)，主梁必須整體移動(dòng)，整體剛性不強(qiáng)，易產(chǎn)生焊接變形；也可采用CO2氣體保護(hù)焊焊接，CO2焊焊接對(duì)焊位要求不高，線能量集中，變形小；綜合確定組合焊縫焊接采用CO2氣體保護(hù)焊。

6 注意事項(xiàng)

（1）主梁焊接順序：為保證主梁的外形和幾何尺寸，防止產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力，主梁的焊接應(yīng)分步進(jìn)行，并遵循先內(nèi)后外、先下后上、由中心向兩邊的施焊原則。優(yōu)先選用CO2氣保焊方法，同時(shí)盡量采用陶質(zhì)襯墊單面焊雙面成型的焊接工藝。

（2）在焊接臨時(shí)板件或工藝輔助件時(shí)，應(yīng)避免對(duì)母材產(chǎn)生咬邊及弧坑。拆除時(shí)，不允許錘擊拆除，應(yīng)在距母材1～3mm處用氣割切除,不得傷及母材，切除后用砂輪將其打磨平整。

7 拼裝檢查

重點(diǎn)檢查：主梁的起拱線形、扭曲，端口匹配情況等。根據(jù)工藝要求，主梁預(yù)拼前應(yīng)處于自由狀態(tài)。

7.1 主梁總體線形尺寸檢查

（1）線形檢查。通過(guò)測(cè)量主梁底板的理論坐標(biāo)，來(lái)檢查主梁的起拱線形，主梁的旁彎主要通過(guò)在側(cè)面板取一系列特征點(diǎn)測(cè)量其標(biāo)高來(lái)檢查。

（2）梁段扭曲檢查。是通過(guò)檢查各梁段兩端橫隔板處的左右標(biāo)高值，判斷各梁段的水平狀態(tài)及扭曲情況。

7.2 預(yù)拼裝檢查測(cè)量要求

（1）主梁的標(biāo)高、長(zhǎng)度等重要尺寸的測(cè)量，應(yīng)避免日照影響，并記錄環(huán)境溫度。

（2）測(cè)量用的鋼帶或標(biāo)準(zhǔn)尺，在使用前應(yīng)與被檢測(cè)工件同條件存放，使二者溫度一致，并定期送計(jì)量檢測(cè)部門檢定。

（3）測(cè)量用水準(zhǔn)儀、經(jīng)偉儀、儀表等一切量具，均需經(jīng)二級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)檢定。使用前應(yīng)校準(zhǔn)，并按要求使用。

（4）操作人員應(yīng)經(jīng)專門培訓(xùn)，持證上崗，并實(shí)行定人定儀器操作。

8 結(jié)束語(yǔ)

主梁焊完放置一天時(shí)間后，將所有主梁與軌道平臺(tái)的拉筋拆除，測(cè)量主梁整體尺寸，其中上拱度為36mm（最后吊裝就位后由于自重，產(chǎn)生了一定下?lián)?，?shí)測(cè) 27 mm），側(cè)彎為 7～11 mm、長(zhǎng)度主控尺寸24000mm，實(shí)測(cè)-2～3mm，翼板傾斜度為2mm，高度為1399～1402mm，垂直度為2～3mm。不用矯形，就達(dá)到了預(yù)期效果。

[1]GB/T3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB/T14406-1993，通用門式起重機(jī)[S].

[3]JB/T5663-2008，電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)[S].

On the Eelectric Hoist Gantry Crane(Box)Main Beam Pproduction Technology

PUHong-tao,WANG Lei
（Shandong Special Equipment Inspection Institute Liaocheng Sorting，Liaocheng Shandong 252000，China）

to enhance the electric hoistdoor crane manufacturing quality,the author to 10 telectric hoistdoor crane for case,through the structure characteristics and the calculation of welding allowance,analyze the manufacturing process,the welding sequence,welding method and the matters needing attention,assembles inspection,the check assembly measurement requirements,girders general linear dimensional check project characteristics and related technical means,detailed expounds its production technology,so as to improve the efficiency of the electric hoist door crane girders manufacturing technology,take thishope for similar projects can play a good reference.

electric hoist;door crane;main girder;production technology

TH211+.3

B

1672-545X（2011）08-0177-03

2011-05-06

蒲洪濤（1982-），男，山東聊城人，助理工程師，研究方向：機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)。