岸邊集裝箱起重機拉桿軸孔優(yōu)化工藝方案

邵靜霞 趙俊林

上海振華重工(集團)股份有限公司長興分公司

1 引言

拉桿部件是岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)構(gòu)件中極其重要的部件之一，主要作用是連接梯形架和大梁。拉桿部件包括前拉桿、中欄桿、后欄桿和拉桿附件[1]。當(dāng)岸橋處于工作狀態(tài)時，前大梁處于水平狀態(tài)，拉桿保證梯形架和大梁之間的穩(wěn)定連接。當(dāng)岸橋處于非工作狀態(tài)時，因某些需求(如船舶靠碼頭時需要避讓等)前大梁必須揚起，拉桿須配合進行折疊，確保前大梁從水平狀態(tài)平穩(wěn)過渡至揚起狀態(tài)。因此，拉桿的質(zhì)量直接影響到岸橋前大梁揚起的狀態(tài)[2]。

總裝完成的岸橋的軌道之間經(jīng)常存在的高低差影響岸橋的吊載能力。拉桿制作安裝時的應(yīng)力變化是導(dǎo)致存在高低差的關(guān)鍵原因之一。因此在岸橋檢驗標(biāo)準(zhǔn)中對拉桿應(yīng)力及軌道高低差值有著較高的要求。但在實際制造過程中，因為加工完成的左右側(cè)拉桿軸孔長度不一致，易導(dǎo)致岸橋拉桿左右側(cè)應(yīng)力及軌道高低超出標(biāo)準(zhǔn)。保證左右側(cè)拉桿軸孔長度一致，是從源頭杜絕拉桿應(yīng)力及軌道高低差超標(biāo)問題的措施。

2 原因分析

岸橋拉桿系統(tǒng)主要分為前拉桿、中拉桿和后拉桿。其中前大梁拉桿主要由拉桿、拉板、偏心套、銷軸、卡軸板等零件組成，拉桿截面形式為H形，拉板截面為矩形[3]。前拉桿是連接前大梁與梯形架之間的重要受力構(gòu)件。前大梁構(gòu)件和拉桿的制作精度，是導(dǎo)致軌道高低差存在的主要原因，同時也會對拉桿應(yīng)力的均衡性造成影響。

拉桿工字梁結(jié)構(gòu)的變形主要分為角變形、彎曲變形和扭曲變形3大類。拉桿工字梁發(fā)生扭曲變形的首要原因為焊接變形。焊縫的角變形沿焊縫長度方向分布不均勻，且變形沿焊縫長度逐漸增大。拉桿總長約23 m，截面外形尺寸為356 mm×440 mm。這樣的構(gòu)件相對整個岸橋來說屬于細長桿件，在項目整體總裝后會出現(xiàn)輕微扭曲變形。加之制作完成的拉桿經(jīng)過轉(zhuǎn)運、吊裝等工序，使得工字梁因焊接變形產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力釋放，外觀表現(xiàn)出扭曲現(xiàn)象，導(dǎo)致同組左右側(cè)拉桿兩端軸孔間的距離不一致，對岸橋拉桿左右側(cè)應(yīng)力差及軌道高低差產(chǎn)生不利的影響。

3 拉桿制造工藝優(yōu)化方案

為了提高拉桿的制作精度，避免軸孔長度不一致的情況出現(xiàn)，須先矯正拉桿的扭曲狀態(tài)，然后對同組的左右側(cè)拉桿進行同步劃線加工。

3.1 拉桿劃線前準(zhǔn)備工作

對拉桿構(gòu)件進行尺寸復(fù)核，且拱度、直線度、扭曲度及腹翼板垂直度必須滿足檢驗標(biāo)準(zhǔn)。進入劃線工序前，在保證穩(wěn)定性和安全的前提下，構(gòu)件的自由度盡可能大，即不約束構(gòu)件，讓其處于自由狀態(tài)，同時確保劃線場地平整，必要時可進行激光經(jīng)緯儀校平，有條件的情況下可以考慮在整體水平胎架上進行制造。

3.2 構(gòu)件布置及矯正

構(gòu)件放置形式見圖1，左右側(cè)同組拉桿并排靠牢。在左右側(cè)拉桿A、B端各布置1根墊梁，靠近中心位置布置1臺千斤頂。放置拉桿前須使用激光經(jīng)緯儀校正2個墊梁至水平，最終的水平誤差值控制在2 mm內(nèi)。

圖1 拉桿構(gòu)件放置示意圖

根據(jù)拉桿結(jié)構(gòu)特點及扭曲產(chǎn)生的原因，確定采用火焰矯正法對拉桿進行矯正(見圖2)?；鹧娉C正法是以火焰和加熱器為熱源，對焊接構(gòu)件反方向進行加熱，使火焰加熱產(chǎn)生的收縮變形抵消焊接過程中產(chǎn)生的收縮變形，從而達到矯正的目的。根據(jù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)，火焰校正的最高溫度不能超過650 ℃。

圖2 拉桿火焰矯正示意圖

3.3 定位擺放拉桿

將激光經(jīng)緯儀擺放于適當(dāng)?shù)奈恢?激光點必須高于拉桿)，調(diào)整儀器至水平后準(zhǔn)備檢測。

圖3 工藝板安裝示意圖

將單個拉桿按圖3所示位置上的中間開檔分中線利用激光經(jīng)緯儀引出到工藝板上表面，即L″，并做好標(biāo)注。

利用激光經(jīng)緯儀進行監(jiān)控，通過增減墊梁上墊板調(diào)整高低，盡量使4塊工藝板上的O點(中心線L′與L″交點)在同一水平面，確認無誤后在拉板開檔內(nèi)側(cè)點焊固定。

將兩端工藝板上的中心點O相連并找出其中點位置,將其標(biāo)注至翼板外側(cè)面上，即CC′。

再次利用激光經(jīng)緯儀，根據(jù)左(或右)側(cè)拉桿CC′及右(或左)側(cè)拉桿CC′位置，調(diào)整2個拉桿在水平方向內(nèi)的錯位量，使2根拉桿保證齊平。

再次復(fù)核工藝板上O點位置，確保所有拉桿處于同一水平高度。

3.4 詳細劃線步驟

取一側(cè)拉桿為劃線對象，將軸孔長度尺寸引入到其兩端工藝板上，得出2點，即P1和P2，將2點連成一線得到P1P2，此線必須與O點連線重合，且P1P2的中心位置必須與O點連線中心重合。

圖4 拉桿開檔找中示意圖

圖5 拉桿重磅板劃垂線

另一側(cè)拉桿也通過激光經(jīng)緯儀和前述劃線方法找出重磅板垂直中心線L?(見圖6)。

圖6 尺寸復(fù)制

將重磅板軸孔的水平中心線和垂直中心線分別做好相應(yīng)的標(biāo)記，以便后續(xù)的表面加工。

4 實際案例分析

通過上述劃線方案，對需加工的軸孔進行標(biāo)記，理論上可以達到精確控制加工的目的，但還需要進一步實踐驗證。選定一個試行的岸橋項目，實施上述劃線工藝方案后，再使用專用的鏜孔工裝進行機加工。收集試行項目加工完成的測量數(shù)據(jù)，可以看出同組拉桿兩端軸孔間距尺寸基本一致，偏差均控制在1 mm以內(nèi)，試驗效果較好(見圖7)。

圖7 同組左右側(cè)拉桿實測數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

為了確保上述工藝方案的有效落實，在制造車間設(shè)置拉桿的專用加工工位，確保劃線及鏜孔在一個工位完成，減少吊裝、轉(zhuǎn)運等因素對其狀態(tài)的影響。設(shè)計專用工裝或夾具，目的是調(diào)整拉桿直線度、下?lián)狭?、扭曲度等尺寸，使拉桿各方面尺寸均符合機加工要求。項目實踐發(fā)現(xiàn)，更新后的工藝流程可確保岸橋項目上成對的拉桿軸孔在機加工后符合尺寸要求，進一步確保拉桿后期的安裝精度，以及整個岸橋總裝完成時大梁和梯形架之間的穩(wěn)定連接，一定程度上可解決大梁軌道之間存在高低差的問題。