三梁門式取樣機制造工藝

朱裕琪

（方大特鋼科技股份有限公司，江西南昌330012）

三梁門式取樣機制造工藝

朱裕琪

（方大特鋼科技股份有限公司，江西南昌330012）

在三梁門式取樣機制造前，上下橫梁的結構及外形尺寸必須根據設計圖的設計尺寸和技術要求進行改進，才能制造出符合國家標準的合格產品。此外，現場安裝前，需對各部件的累積誤差和焊接殘余變形予以修正。因此，如何優化工藝是門式取樣機制造工作的關鍵。以工程軟件為工具，說明了三梁門式取樣機制造過程中遇到的問題以及解決辦法。形成的相關數據，為取樣機制作安裝的精確性和運行可靠性提供了依據。

三梁門式取樣機；制造；工藝優化

0　前言

方大特鋼科技股份有限公司跨三采三火車門式采制樣機技改工程的主體結構為1臺跨度S=16 m的門式起重機，按結構分類為A4級[1]；由于設計要求煤小車與礦小車同時獨立運行，該機必須采用三梁式橋架結構并以變截面四棱柱支腿和箱型下橫梁結構為其支承，如圖1所示。傳統分部件制作方法易造成橋架起拱任意性大，大跨度構件焊接變形明顯以及累積誤差，影響現場安裝。數控等離子切割機能夠在鋼板上精確切割出設定曲線，使橋架起拱受控；預拼裝與焊后火焰矯正等綜合措施能夠確保最終產品符合起重設備驗收規范要求。在此對工藝優化的關鍵部分進行研究。

1　三梁橋架主梁的起拱工藝

1.1理論起拱量的確定

主梁應有上拱，跨中上拱應為（0.9/1000～1.4/ 1000）S，且最大上拱度應控制在跨中S/10的范圍內[1]。故ΔH定為20 mm。

1.2實際起拱量的確定與具體工藝

起重機的靜態剛性規定為：由起重量和小車自重在主梁跨中引起的垂直靜撓度應符合以下要求：a.對A1～A3級，不大于S/700；b.對A4～A6級，不大于S/800；c.對A7級，不大于S/1 000[1]。故最大垂直靜撓度為20 mm。鋼制構件單道焊縫所引起的撓度可以用式（2）計算[2]

圖1　三梁門式取樣機示意

式中金屬極氣體保護電弧焊k=0.041；雙面角焊縫校正系數k2=1.59；角焊縫截面積18mm2；偏心矩e=600 mm；構件長度L=1600mm；構件幾何慣性矩I=4.94×109mm4；由式（2）得f=5.74 mm。

同時，考慮到焊接順序，下部先焊，剛度較大，不利于上部焊縫殘余變形對下部焊縫殘余變形的對沖作用，實際撓度應大于計算值。綜合上述計算，根據式（1）確定實際起拱量為50 mm。

為避免小車爬坡阻力，應采用四次曲線[3]

式中X、Y為各點的起拱坐標。

在傳統工藝中，需在拼接后的鋼板上取多個離散坐標點人工放樣，不僅費時費力，而且精度差，損害了四次曲線的連續性。利用工程軟件CATIA中的法則曲線功能，將相應參數編輯為公式得出精確連續的四次曲線，如圖2所示。轉換為G代碼后，使用龍門式數控等離子切割機在定制鋼板上切割起拱腹板，如圖3所示。

圖2　代入參數的法則曲線繪制截圖（半）

圖3　橋架腹板等離子切割示意

2　四棱柱支腿的修正工藝

三梁橋架及各支腿制作完成后通過預拼裝來消除累積誤差，具體做法：使用激光水準儀將各支腿安裝面平行與橋架軸線放置，對其下端安裝面后，利用上端安裝面法蘭與支腿本體的角焊縫位置來調解制作過程中產生的5～10 mm誤差。安裝面法蘭焊接后，即可拆除預拼裝。

3　箱型下橫梁的焊接殘余變形控制措施

不均勻加熱是導致產生焊接應力和變形的根本原因[2]。箱型下橫梁的基本結構為上翼板基本平直，下翼板呈凸面的倒機翼截面形式。上下翼板在采用焊接規范相同的情況下，反向變形不可避免，為將下橫梁校回平直略拱狀態，在腹板下部避開筋板位置進行局部加熱，如圖4所示。

圖4　下橫梁火焰矯正示意

4　結論

使用本工藝制作的門式采制樣機經檢測，符合GB/T 14406的各項要求，工程驗收合格，在線運行1年來狀態良好。

[1]GB/T 14405-93，通用橋式起重機[S].

[2]方洪淵.焊接結構學[M].北京：機械工業出版社，2008：86-117.

[3]韓智偉.門式起重機主梁的曲線設計計算[J].寧夏機械，2007（3）：36-37.

Manufacturing technology of the three-girder gantry sampling machine

ZHU Yuqi
（Fangda Special Steel Technology Co.，Ltd.，Nanchang 330012，China）

The structure and dimensions of upper girder must be improved and modified according to the designed dimensions and technical requirements before the manufacture of three girder gantry sampling machine,for it would be possible for workers to delivery qualified products which meet the requirements of National Standard.In addition,welding deformation and cumulative error to different parts must be corrected before site installation.Therefore,how to optimize the manufacturing technology is the key to build three girder gantry sampling machine.Engineering softwares as the tools,this article describes the problems encountered in the three girder gantry sampling machine manufacturing process as well as the solutions.The related data provide reliable and accurate basis to the sampling machine installation.

three-girder gantry sampling machine；manufacturing；technology modify

TG431

B

1001－2303（2016）02－0116-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.02.27

2014－12－03；

2015－02－20

朱裕琪（1990—），男，江西省豐城人，學士，主要從事焊接技術、設備與工程方面的工作。