出口剛果100 t起重機(jī)主要鋼結(jié)構(gòu)制造工藝

張玉寶，郝明非，劉忠君

(中車齊齊哈爾車輛有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002)

鐵路救援起重機(jī)(以下簡稱鐵路起重機(jī))作為一種鐵路專用起重機(jī)設(shè)備，主要用于鐵路線上機(jī)車車輛顛覆、脫軌等事故的救援工作，也可用于橋梁架設(shè)、重大貨物的裝卸、大型設(shè)備的安裝與鐵路道岔的更換等作業(yè)[1]。在設(shè)計(jì)制造行業(yè)內(nèi)處于重鐵伸縮式鐵路起重機(jī)領(lǐng)先地位的是德國的GOTTWALD和KIROW公司[2]。國內(nèi)鐵路起重機(jī)由于起步晚，目前主要采用固定重鐵形式，中車齊齊哈爾車輛有限公司出口剛果的起重機(jī)為100 t重鐵伸縮式1067 mm軌距鐵路起重機(jī)，是公司為滿足剛果鐵路軌距、限界等技術(shù)要求而量身定制的鐵路起重機(jī)產(chǎn)品。2019年首次實(shí)現(xiàn)整機(jī)出口，產(chǎn)品的順利交付進(jìn)一步增強(qiáng)公司起重機(jī)業(yè)務(wù)的國際競爭力。

1 起重機(jī)簡介

100 t重鐵伸縮式鐵路起重機(jī)是以柴油機(jī)為動(dòng)力，采用液壓傳動(dòng)、全回轉(zhuǎn)、伸縮重鐵、二節(jié)伸縮臂式鐵路起重機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。最大起重量為100 t，最大起重力矩為1000 t·m。

圖1 出口剛果鐵路起重機(jī)結(jié)構(gòu)

1.1 主要結(jié)構(gòu)

(1)底架。底架采用魚腹式焊接箱型結(jié)構(gòu)。

(2)轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺采用倒π型焊接箱型結(jié)構(gòu)，通過螺栓與回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接。轉(zhuǎn)臺防轉(zhuǎn)銷組成安裝在轉(zhuǎn)臺左后部，用于回送時(shí)將轉(zhuǎn)臺與底架鎖定。

(3)重鐵伸縮機(jī)構(gòu)。由三節(jié)重鐵伸縮臂、一個(gè)伸縮油缸和重鐵伸縮臂鎖定裝置組成。重鐵伸縮臂利用鎖定裝置將其鎖定，當(dāng)重鐵伸縮時(shí)，通過液壓油缸將鎖定裝置打開；重鐵伸縮臂利用一個(gè)伸縮油缸驅(qū)動(dòng)重鐵伸縮臂進(jìn)行伸縮。重鐵二、三節(jié)臂自由伸出縮回。

1.2 主要性能及參數(shù)

該起重機(jī)主要起重性能如表1所示。運(yùn)行速度參數(shù)有：重載起升速度4 m/min；空載起升速度12 m/min；變幅時(shí)間1.5 min；吊臂全伸時(shí)間1.5 min；回轉(zhuǎn)速度1.5 r/min；自力走行速度 (平直道路,不帶吊臂平車)20 km/h。工作環(huán)境參數(shù)為：環(huán)境溫度-35 ℃～50 ℃；最大海拔高度≤2000 m；最大相對濕度90%。

表1 主要起重性能

2 主要鋼結(jié)構(gòu)制造工藝及質(zhì)量控制措施

2.1 底架鋼結(jié)構(gòu)

底架鋼結(jié)構(gòu)主要由側(cè)梁、端梁、橫梁、回轉(zhuǎn)支承墊板、旁承座板等部件組焊而成，如圖2所示。板材材質(zhì)主要為Q345E低合金結(jié)構(gòu)鋼和HG785E低合金高強(qiáng)鋼，支承座材質(zhì)為D級鍛件45鋼；底架鋼結(jié)構(gòu)自重36 t，側(cè)梁和端梁內(nèi)置重鐵，降低重心，提高穩(wěn)定性；側(cè)梁兩端設(shè)有支腿銷軸安裝孔；端梁內(nèi)部設(shè)有展腿油缸銷軸安裝孔。

圖2 底架鋼結(jié)構(gòu)組成示意圖

2.1.1 工藝流程

①組對側(cè)梁、橫梁、端梁；②調(diào)整側(cè)梁、端梁水平、對角線；③組對圓弧形立板、加強(qiáng)筋、中心座組成；④組對下平面旁承座板以及加強(qiáng)筋；⑤焊接各對接焊縫、翻轉(zhuǎn)焊接各內(nèi)腔焊縫；⑥倒置狀態(tài)組對旁承墊板、心盤墊板以及吊座組成；⑦焊接各連接焊縫、塞焊縫；⑧正位狀態(tài)組對回轉(zhuǎn)支承墊板、旁承座板、水平校準(zhǔn)板；⑨整體加工、清理鐵屑；⑩自檢、交驗(yàn)。

2.1.2 質(zhì)量控制措施

(1)側(cè)梁與橫梁、端梁組裝后，使用水準(zhǔn)儀對側(cè)梁和端梁的水平進(jìn)行精準(zhǔn)校正，保證同一觀測位置1、2位側(cè)梁或1、2位端梁讀數(shù)差值不大于2，借助液壓千斤頂或絲杠對側(cè)梁和端梁進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后對各部位定位焊，定位焊長度不小于50 mm。

(2)側(cè)梁觀測位置可選取φ225 mm支腿銷軸安裝孔附近上蓋板，端梁觀測位置可選取φ60 mm展腿油缸安裝孔附近上蓋板。

(3)側(cè)梁與橫梁、端梁組裝后，應(yīng)保證兩側(cè)梁蓋板尖點(diǎn)對角線差小于5，兩端梁蓋板尖點(diǎn)對角線差小于6。

(4)端梁組成中，先將上蓋板與墊圈組焊，將橫板1、2與墊圈組焊，再整體組對至端梁中；為便于橫板1、2的落入，該件下料時(shí)長度寬度尺寸均按照下差控制，組對注意保證間距尺寸。

(5)橫梁組成中各隔板四面均要求滿焊，針對該要求，特制定以下組裝順序：組對下蓋板、圓弧腹板、上蓋板、中間隔板，加裝工藝管支撐，焊接各連接焊縫→組對直腹板，加長焊槍焊接內(nèi)腔焊縫→組對隔板，翻轉(zhuǎn)焊接周圈坡口焊縫→組對隔板，翻轉(zhuǎn)焊接周圈坡口焊縫。

2.2 轉(zhuǎn)臺鋼結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)臺鋼結(jié)構(gòu)主要由下蓋板、左右墻板、卷筒支座、吊臂支座、油缸支座等部件組焊而成，如圖3所示。轉(zhuǎn)臺尾部為中空結(jié)構(gòu)，該空間用于安裝伸縮重鐵的一節(jié)臂和伸縮油缸，板材材質(zhì)主要采用Q345E低合金結(jié)構(gòu)鋼和HG785E低合金高強(qiáng)鋼，各軸座和座圈等件材質(zhì)采用D級鍛件45鋼。

圖3 轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1 工藝流程

①將下蓋板與回轉(zhuǎn)支承墊板、補(bǔ)強(qiáng)板組對分組成，將墻板與軸座、吊臂支座立板組對分組成；②在下蓋板上劃出橫向縱向中心線，隔板組對線；③組對中間隔板、中蓋板、左右墻板分組成、左右兩側(cè)隔板；④翻轉(zhuǎn)焊接各焊縫；⑤組對左右上蓋板，組對前端板、左前端板、右前端板、側(cè)板；⑥組對變幅下鉸點(diǎn)軸座相關(guān)座板及封板；⑦插入卷筒支座下蓋板、組對卷筒支座左右后立板(含補(bǔ)強(qiáng)環(huán))、后端板；⑧焊接各連接焊縫，側(cè)立焊接各焊縫；⑨轉(zhuǎn)臺倒置狀態(tài)時(shí)，焊接補(bǔ)強(qiáng)墊板、回轉(zhuǎn)支承墊板各連接焊縫；⑩翻轉(zhuǎn)正位，清理飛濺，自檢，交驗(yàn)；整體加工；噴涂油漆。

2.2.2 質(zhì)量控制措施

(1)下蓋板工藝孔較多，為控制轉(zhuǎn)臺下蓋板平面度，將下蓋板點(diǎn)焊至平臺，600 mm一段，防止翹曲角變形，工序完畢后磨除點(diǎn)焊部位。

(2)補(bǔ)強(qiáng)墊板與下蓋板堆焊間隙20 mm，填充量大，該堆焊焊縫應(yīng)分散在多個(gè)工序中穿插進(jìn)行，不可長時(shí)間焊接，30 min為限，防止變形。

(3)吊臂后鉸點(diǎn)軸座、變幅下鉸點(diǎn)軸座等件，在單件制造時(shí)外徑加工成，內(nèi)徑和長度均需要留量，待轉(zhuǎn)臺鋼結(jié)構(gòu)組焊后整體加工，以保證同一組軸座的同軸度和間距尺寸。軸座材質(zhì)為45鋼，焊接性較差，注意焊前100～150℃預(yù)熱和焊后保溫緩冷[3]。

2.3 伸縮重鐵

轉(zhuǎn)臺尾部半徑全縮為5500 mm；全伸為10 000 mm。伸縮重鐵主要由一節(jié)臂、二節(jié)臂、重鐵組成、伸縮油缸等部件組焊裝配而成。其中一二節(jié)臂為上下槽板拼焊成筒體結(jié)構(gòu)，筒體截面為六邊形，上下槽板材質(zhì)為HG785E，如圖4所示；重鐵組成為焊接式箱型結(jié)構(gòu)，總重量16.5 t。

圖4 一節(jié)臂(上)、二節(jié)臂(下)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.1 工藝流程

①板材下料；②坡口加工；③壓形；④組對拼接上下槽板(工藝支撐管)；⑤封底焊接、清根、正面焊接；⑥筒體矯形；⑦超聲波探傷；⑧組對上下補(bǔ)強(qiáng)板，焊接塞焊縫、周圈焊縫；⑨組對立板、橫隔板；⑩組對擋板、擋塊、唇口立板；焊接各連接焊縫，側(cè)立翻轉(zhuǎn)焊接各連接焊縫；磁粉探傷；整體加工。

2.3.2 質(zhì)量控制措施

(1)上下槽板拼接成筒體時(shí)，添加橫向縱向工藝支撐管，保證筒體高度、寬度尺寸，以及開口對角線。

(2)筒體背面封底焊和正面打底焊均采用手工焊接，封底焊后，應(yīng)使用角磨機(jī)清根處理；正面填充蓋面焊接采用半自動(dòng)小車進(jìn)行操作，以保證焊接過程的平穩(wěn)性，提高外觀質(zhì)量。

(3)筒體組焊成品后磨除內(nèi)部工藝支撐管，送壓型班組，使用500 t油壓機(jī)對筒體平面度進(jìn)行機(jī)械矯正。矯正時(shí)，利用筒體矯正工裝，內(nèi)部添加兩處支撐，點(diǎn)壓正面，達(dá)到矯形目的，以及平面度1 m內(nèi)不大于2 mm要求。

底架鋼結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺鋼結(jié)構(gòu)、伸縮重鐵焊接后焊縫應(yīng)按GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測、超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》的要求進(jìn)行探傷檢測；檢測等級為B級。并按GB/T 29712—2013《焊縫無損檢測、超聲檢測、驗(yàn)收等級》的要求進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收等級為2級。焊縫表面需進(jìn)行表面磁粉探傷檢查，不得有裂紋等缺陷。

3 結(jié)論

此次出口剛果的起重機(jī)軌距為1067 mm、限界要求為VB.974A。其主要鋼結(jié)構(gòu)與國鐵線上的NS1601C型160 t鐵路起重機(jī)有很大區(qū)別，制造難度系數(shù)大。在制造中，需要合理安排三大重點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的制造工藝流程，并結(jié)合人、機(jī)、料、法、環(huán)五方面制定質(zhì)量管控措施。