一種鐵路道岔清篩機(jī)挖掘裝置的底梁制作工藝研究

摘 要：本文從理論和實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)出發(fā)，對(duì)鐵路清篩機(jī)挖掘裝置的底梁分別進(jìn)行展開下料、卷圓制作、整體焊裝等工業(yè)制作的工藝研究。此制作工藝不僅可以保證嚴(yán)格的平面度、平行度、垂直度等形位公差要求以滿足裝置的裝配要求，而且能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：清篩機(jī);底梁;焊接工藝

中圖分類號(hào)：U216.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）25-0136-03

在我國(guó)，鐵路線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的大中型養(yǎng)路機(jī)械并不能完全滿足線路養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)需求。尤其是在隧道內(nèi)，清篩作業(yè)環(huán)境差，效率低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大且作業(yè)質(zhì)量難以保證。側(cè)切式清篩機(jī)能完成隧道內(nèi)道砟清篩作業(yè)，國(guó)外已經(jīng)研制使用了相關(guān)技術(shù)[1]。斗輪挖掘裝置總成是道岔清篩機(jī)挖掘裝置最主要的工作部分，但其各部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工難度較大，所以解決該問題是本次試制工作的重點(diǎn)。斗輪挖掘裝置總成主要由斗輪支架總成、斗輪總成、刀板懸掛總成和內(nèi)擋板總成等組成。

斗輪支架總成中的底梁總成、立柱總成、上梁總成、伸縮筒安裝柱總成相互連接構(gòu)成了斗輪裝置總成的主體框架，各部件等有嚴(yán)格的平面度、平行度、垂直度等形位公差要求，以滿足裝置的裝配要求，各部分需首先解決焊接技術(shù)的難題，若焊接工藝不合理，則易產(chǎn)生較大的焊接變形，且矯正十分困難，沒有過多的修正余地，嚴(yán)重時(shí)可致使結(jié)構(gòu)報(bào)廢。而底梁是基礎(chǔ)，直接影響整個(gè)支架的穩(wěn)定性，因此對(duì)其的研究制作具有極其重要的意義。

1 原材料及設(shè)備

1.1 原材料

本次試制產(chǎn)品用的原材料主要為Q235A、Q345A、Q420A等型號(hào)的鋼板，其成分及力學(xué)性能見表1、2、3、4、5、6。

經(jīng)復(fù)檢（外觀檢測(cè)，物理檢測(cè)）后可知，上述原材料表面沒有麻點(diǎn)、凹坑、銹斑等缺陷，力學(xué)性能符合要求，厚度及其他也符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》（GB/T 3274—2007）標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.2 設(shè)備

本次產(chǎn)品試制所投入的生產(chǎn)設(shè)備清單及檢測(cè)設(shè)備清單見表7及表8。

2 底梁的制作

2.1 底梁的板材下料

底梁總成由下板、側(cè)板、上板、側(cè)連接板、中間連接板組成。在板材下料前，必須把鋼材表面清理干凈，去除油污、銹蝕等，并進(jìn)行裂紋、銹蝕、平面度的檢查。對(duì)于平面度不符合要求的板材，需用平板機(jī)校平。該組件的板材均采用數(shù)控下料機(jī)進(jìn)行下料，其中，中間連接板、側(cè)連接板需留加工余量。各零件下料完成后均要進(jìn)行尺寸檢查，各板材通過壓力機(jī)校平，各件的平面度要保持在±1mm之間。

2.2 底梁的卷圓制作

卷板前要保證板料表面清潔，并嚴(yán)格保證板材卷制工序，其精確度必須達(dá)到所要求的技術(shù)規(guī)范。板料必須作壓頭處理以確保有足夠的有效長(zhǎng)度及弧度，否則容易造成成型效果不佳，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致成型尺寸不夠而報(bào)廢。此外，保證圓弧板任一局部表面的凹凸度，如圖1表示。本次板材板厚為10mm，查圓弧板任意局部表面凹凸度要求表可知，dl=300mm，dx=2mm。

為了保證滿足上文提出的卷板要求，提出如下所示的卷板工藝工序。

①補(bǔ)償材料的彈性回復(fù)變形。板材在外載荷作用下發(fā)生的變形主要包括塑性變形和彈性變形。釋放外載力后，塑性變形后保存殘余變形而使板材成形。但是，板材在彈性變形內(nèi)會(huì)發(fā)生彈性回復(fù)，導(dǎo)致板材的尺寸及形狀發(fā)生相應(yīng)回復(fù)變化，板材會(huì)回復(fù)到之前未施加外載荷時(shí)的狀態(tài)，這就是彈性回復(fù)變形。板料卷圓主要是以彎曲變形為主，由于彎曲變形導(dǎo)致的板料截面內(nèi)（沿厚度切向）應(yīng)力分布不均勻，從而產(chǎn)生材料的彈性回復(fù)。由于彈性回復(fù)在數(shù)值計(jì)算上非常復(fù)雜，因此，可以根據(jù)回彈率與彎曲半徑的經(jīng)驗(yàn)公式反推出板材卷圓的彎曲半徑，進(jìn)而調(diào)節(jié)外載荷和下壓量，以補(bǔ)償板材的回彈變形量[3，4]，從而在一定程度上保證弧板的圓度，為后期的卷制工作奠定基礎(chǔ)。

②卷制成型。根據(jù)工藝指定要求，共分為以下幾步[5]。

第一，送給板材并保證送給時(shí)的板材與托輥圓切面平齊。提前在卷板機(jī)上設(shè)定兩個(gè)校準(zhǔn)擋塊，通過測(cè)量擋塊到送進(jìn)板材端部的距離，保證即將進(jìn)入的板材端部平行于托輥圓的卷制切線，避免卷制成型時(shí)板材寬度出現(xiàn)向上側(cè)彎。

第二，下降上托輥，使板材卷制成型。開始卷制時(shí)，第一次下壓量為20mm，下輥轉(zhuǎn)動(dòng)，板材從頭到尾依次卷制成型。

第三，下托輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使板材前端傳送至兩下托輥之間的相應(yīng)位置。

第四，反復(fù)，直到卷曲成型。在卷制過程中，要使用準(zhǔn)備好的圓弧靠板的樣板來(lái)測(cè)量卷制的圓弧，確保卷制尺寸達(dá)標(biāo)。

第五，托輥停止轉(zhuǎn)動(dòng)，上托輥上升退出，板材卷制完成。

2.3 組焊

圖2為底梁的結(jié)構(gòu)圖。由于底梁總成下部為弧形結(jié)構(gòu)，對(duì)后續(xù)的焊接及機(jī)加工造成較大加工難度。本廠針對(duì)此結(jié)構(gòu)制定焊接工藝，具體如下。

②在固定好的兩側(cè)板中畫好上板的位置，將上板放入并定位好，通過點(diǎn)焊固定，將上端面與側(cè)板滿焊。先在兩側(cè)連接板上畫出焊接位置，再將兩側(cè)連接板定位點(diǎn)焊固定。其中側(cè)連接板焊接前需用水平儀找平。

③將之前焊接好的底梁從工裝底托中取出并倒扣放置，先完成上板內(nèi)部焊接位置的滿焊工作，然后在兩側(cè)板上劃線，將底板定位后點(diǎn)焊固定;尺寸檢查符合要求后，最后分別將兩側(cè)板和中間連接板的中間位置畫出，將此三中心線對(duì)齊，用水平儀找平后，將中間連接板與側(cè)板電焊固定。待該件焊接完成后及時(shí)處理，校正焊接變形。

④將底梁總成點(diǎn)焊與底托工裝上轉(zhuǎn)機(jī)加工車間上鏜銑床進(jìn)行整體銑面和鉆孔，嚴(yán)格保證保證中間連接板與側(cè)連接板之間距離為（184±0.2）mm。

以上所有的焊縫采手工二保焊（GMAW，焊絲為ER55-G）角焊縫，焊接高度為6～8mm。

3 結(jié)論

焊接變形直接影響道岔清篩機(jī)挖掘裝置的制作質(zhì)量，因此焊接變形的控制也成為道岔清篩機(jī)挖掘裝置制作構(gòu)成中的關(guān)鍵，焊接嚴(yán)格按照《美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（AWS—D1.1M：2002）的要求執(zhí)行。關(guān)鍵注意點(diǎn)如下：①焊接時(shí)嚴(yán)格控制變形及焊接缺陷;②計(jì)算槽體圓弧板展開長(zhǎng)度時(shí)，必須考慮卷制過程中的碾長(zhǎng)量、焊縫對(duì)接間隙長(zhǎng)度及焊縫橫向收縮量;③底梁總成的中間連接板與側(cè)連接板之間距離為（184±0.5）mm。

此制作工藝不僅可以保證嚴(yán)格的平面度、平行度、垂直度等形位公差要求以滿足裝置的裝配要求，而且能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

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