淺談電動葫蘆門式起重機（箱型）主梁制作技術

蒲洪濤，王 磊

（山東省特種設備檢驗研究院 聊城分院，山東 聊城 252000）

淺談電動葫蘆門式起重機（箱型）主梁制作技術

蒲洪濤，王 磊

（山東省特種設備檢驗研究院 聊城分院，山東 聊城 252000）

為提升電動葫蘆門式起重機的制造品質，筆者以10 t電動葫蘆門式起重機為案例，通過結構特點以及焊接余量的計算，分析出制造工藝、焊接順序、焊接辦法及注意事項、拼裝檢查、預拼裝檢查測量要求、主梁總體線形尺寸檢查等項目的特點和相關技術手段，詳細的闡述了其制作技術，從而有效地提高了電動葫蘆門式起重機主梁的制造技術，借此希望能對類似工程起到好的借鑒作用。

電動葫蘆；門式起重機；主梁；制作技術

隨著社會經濟建設的不斷發展，制造業水平也得到了迅速提升。電動葫蘆門式起重機是建材市場不可或缺的設備，其制造品質的高低，直接影響其使用性能。尤其是其金屬結構的制造品質，對安全使用起著至關重要的作用。

現以額定起重總質量為10 t的電動葫蘆門式起重機為案例，介紹其制作技術，希望能對類似工程起到好的借鑒作用。有關技術參數如下：

電動葫蘆門式起重機：

額定起重總質量10 t；

設計總長36m；

門腿跨度24m；

起升高度9m；

下橫梁寬6m；

單主梁結構，門腿成“八”字形受力；

4輪支承，雙輪驅動。

整根梁體成狹長形箱型結構，主梁腹板厚度較薄，焊縫多，且主要集中在頂板側，焊接量大。其中最難控制點為：主梁上拱度、腹板垂直度、側彎及24m跨度。

由于主梁的制作工藝具有一定的代表性，對于門機其他結構件（如剛性腿、下橫梁）的制造有重要的參考作用，在此僅針對此臺門機三大結構件中的主梁的制作過程，談談制造技術和品質控制等問題。

1 結構特點

10 t電動葫蘆門式起重機的金屬結構，主要由主梁、剛性腿、下橫梁這3個大結構件組成，主要采用低合金鋼材料（Q235B）制造。3大結構件簡介如下:

（1）主梁。主梁采用單主梁結構，總長為36000mm，寬度為600mm，梁高1400mm，總質量15.800 t。為了利于減輕自重，頂板及腹板在長度和寬度方向上，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構，最大截面為1700mm×500mm，總質量9.600 t。

（3）下橫梁。下橫梁采用箱形截面結構，下橫梁與剛性腿采用法蘭聯接。

2 技術準備和焊接余量計算

主梁制作關鍵點是腹板制作，腹板制作關鍵是預留收縮量和預制上拱度。規范要求上拱度為（0.9～1.4）L/1000。此處支承中心L=24000mm，計算結果為21.6～33.6mm。

要保證主梁上拱度，主梁焊接前必須預留上拱度余量。由于該主梁焊縫主要集中在上部（上翼板上），焊后產生下撓變形，預留的反變形，必須除去下撓變形。根據焊縫收縮余量經驗公式，計算焊接變形下撓度。

角接焊縫橫向收縮量計算公式：

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量，N=72；

焊縫下撓變形量計算公式：

式中，

f為焊縫下撓變形量；

L為箱型梁長度，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；

根據計算結果，結合規范要求，確定焊縫主梁裝配上拱度為37～49mm；主梁制作上拱度工藝預留量為43mm。

在上面各筋板的橫向收縮量的計算中可以看出，焊縫橫向收縮對長度的影響不大，此處只考慮焊縫的縱向收縮量。根據角焊縫收縮量經驗數據，縱向收縮量手工焊可取焊縫長度的千分之一，主梁總長36000mm，估算出主梁長度收縮量約為36mm，考慮CO2焊接變形小的特點，此處預留長度收縮量30mm。

3 制造工藝

根據本臺龍門吊的特點，結構為單主梁結構，主梁制作時，采用整體預拼起拱的方式進行。

3.1 主梁腹板下料

根據計算結果，將各數據分配到主梁上，各節的尺寸選擇為：

中間一節上拱30mm，長度為24000mm；

兩端節上拱45mm，長度分別為6000mm。

實際下料時，主梁腹板中間一節采用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為基準繃緊，測量中間矢高，用鋼盤尺測主梁腹板長、寬及對角尺寸，對接焊縫按Ⅰ類縫要求進行焊接和超聲波探傷。

下料時采用拼接后的一張整板上切割成型，在生產過程中采用放地樣的方式，進行組拼、焊接、檢驗，對接焊縫按Ⅰ類縫要求進行焊接。

3.2 梁段整體拼裝工藝

（1）總拼胎架搭設。主梁主體尺寸較大，對施工帶來諸多不便，本方案采用倒造法。用外胎架進行側面板的定位，然后以隔板為內胎，進行其它幾個面的面板定位。倒裝胎架搭設時，要確保胎架有足夠的剛性，防止箱梁在拼裝時變形。

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

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，應在拼接焊縫焊接前預置反變形。

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

（3）組裝下側面板。首先在胎架上按照主梁的理論起拱值，測量放出底板的邊線，然后以底板的邊界線為基準，定出下側面板的理論位置線，按此位置線進行首塊下側面板的精確定位。固定后，對稱組焊對面下側面板，組裝時應按設計寬度，精確預留焊接收縮量。

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

（5）組裝斜側面板。工字鋼組對后開始焊接，頂板裝配焊接結束后，安裝斜側面板，安裝就位后，需要加設臨時支撐，安裝完成斜側面板直至結束。從而完成整個梁段的組拼。

4 焊接順序

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

裝配時，先裝主梁各筋板，根據筋板放樣尺寸，從中間開始將各筋板點焊在主梁翼板上，點焊不能全部點死，以方便筋板整體的直線度、垂直度的調整。為便于主梁腹板的裝配，考慮主梁腹板長而軟，先將主梁腹板吊裝到翼板上，外側加焊可調節的斜支撐進行固定。主梁腹板與翼板固定后，調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，主梁整體控制沒有基準等，故將主梁兩端的最外側端板縱、橫向垂直度調整好，并與邊梁腹板點焊定位，加支承固定不準其向任何方向擺動。在已調好的兩端板側面，在主梁腹板距下翼板0.5m處，距主梁腹板100mm處設置一根繃直的鋼絲，用以調整主梁側面直線度。繃好鋼絲后，調整最中間一塊筋板的垂直度和直線度，以此為基準向兩端對各筋板進行調整并與腹板點焊。

主梁整體對裝完畢，按工藝要求對垂直度、旁彎、長、寬、高等關鍵控制項目進行檢測，并復測腹板上拱度。主梁腹板與翼板焊縫工藝設計有2mm的間隙，在腹板對裝過程中嚴格控制裝配間隙。

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，對主梁焊后成形品質影響較大，因此采用CO2氣體保護焊。主梁腹板與翼板組合焊縫為Ⅱ類縫，為保證焊接品質采用45°坡口、2mm鈍邊、2mm裝配間隙焊縫。此焊縫長，可用埋弧自動焊進行焊接，但采用埋弧自動焊時，主梁必須整體移動，整體剛性不強，易產生焊接變形；也可采用CO2氣體保護焊焊接，CO2焊焊接對焊位要求不高，線能量集中，變形小；綜合確定組合焊縫焊接采用CO2氣體保護焊。

6 注意事項

（1）主梁焊接順序：為保證主梁的外形和幾何尺寸，防止產生過大的內應力，主梁的焊接應分步進行，并遵循先內后外、先下后上、由中心向兩邊的施焊原則。優先選用CO2氣保焊方法，同時盡量采用陶質襯墊單面焊雙面成型的焊接工藝。

（2）在焊接臨時板件或工藝輔助件時，應避免對母材產生咬邊及弧坑。拆除時，不允許錘擊拆除，應在距母材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

重點檢查：主梁的起拱線形、扭曲，端口匹配情況等。根據工藝要求，主梁預拼前應處于自由狀態。

7.1 主梁總體線形尺寸檢查

（1）線形檢查。通過測量主梁底板的理論坐標，來檢查主梁的起拱線形，主梁的旁彎主要通過在側面板取一系列特征點測量其標高來檢查。

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

7.2 預拼裝檢查測量要求

（1）主梁的標高、長度等重要尺寸的測量，應避免日照影響，并記錄環境溫度。

（2）測量用的鋼帶或標準尺，在使用前應與被檢測工件同條件存放，使二者溫度一致，并定期送計量檢測部門檢定。

（3）測量用水準儀、經偉儀、儀表等一切量具，均需經二級計量機構檢定。使用前應校準，并按要求使用。

（4）操作人員應經專門培訓，持證上崗，并實行定人定儀器操作。

8 結束語

主梁焊完放置一天時間后，將所有主梁與軌道平臺的拉筋拆除，測量主梁整體尺寸，其中上拱度為36mm（最后吊裝就位后由于自重，產生了一定下撓，實測 27 mm），側彎為 7～11 mm、長度主控尺寸24000mm，實測-2～3mm，翼板傾斜度為2mm，高度為1399～1402mm，垂直度為2～3mm。不用矯形，就達到了預期效果。

[1]GB/T3811-2008，起重機設計規范[S].

[2]GB/T14406-1993，通用門式起重機[S].

[3]JB/T5663-2008，電動葫蘆門式起重機[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）

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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：機電類特種設備檢驗。