單軌游覽車軌道鋼梁制作工藝研究

陶慶重， 薛偉鋒

（株洲中車特種裝備科技有限公司，湖南株洲412001）

0 引言

近年來，隨著國(guó)內(nèi)旅游業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的旅游景點(diǎn)為了保護(hù)景區(qū)的原始風(fēng)貌，同時(shí)適應(yīng)復(fù)雜多變的地形，以及打造景區(qū)的特色，開始采用單軌高架游覽車作為景區(qū)內(nèi)乘客運(yùn)輸工具。而在單軌高架游覽車中，箱型鋼梁作為承載游覽車的載體，對(duì)于乘客的安全及舒適性有著很重要的作用，因此對(duì)單軌游覽車箱型鋼梁制作工藝進(jìn)行研究就顯得尤為重要。

1 箱型鋼梁結(jié)構(gòu)

箱型鋼梁主要是指其截面形狀與普通箱子截面相同，且使用鋼材焊接而成，因此稱之為箱型鋼梁，如圖1所示。箱型鋼梁具有一定的先進(jìn)性和優(yōu)越性，常用于龍門吊機(jī)、單軌車軌道等大型的承重結(jié)構(gòu)。

圖1 箱型梁結(jié)構(gòu)

1）箱型鋼梁類型有直線梁、平曲梁、豎曲梁以及三維梁等4種；2）箱型鋼梁由上翼板、下翼板、兩側(cè)的腹板以及箱體內(nèi)的橫縱向加強(qiáng)筋板組成；3）考慮到熱脹冷縮的問題，箱型鋼梁下有固枕和活枕之分，如圖2所示；4）考慮到車子車輪運(yùn)行位置的平滑狀況及鋼梁間對(duì)接縫的縫隙寬度問題，有燕尾槽接口；5）軌道鋼梁的安裝在固枕端是直接用螺栓緊固，活枕端有壓板壓塊壓裝。

圖2 箱型鋼梁下的枕結(jié)構(gòu)

2 箱形鋼梁主要控制項(xiàng)點(diǎn)及難點(diǎn)

1）箱型鋼梁的制作存在嚴(yán)重的扭曲問題，需要控制扭曲;2）箱型鋼梁的組裝順序及焊接順序嚴(yán)重影響箱型鋼梁的成型;3）曲線梁的制作難度及扭曲問題比直線梁更嚴(yán)重;4）相鄰梁體的燕尾槽對(duì)正問題及翼板、腹板間隙控制難度較大;5）固枕活枕的焊接位置對(duì)梁體高度的影響及安裝時(shí)梁體方向引起的錯(cuò)位影響;6）設(shè)計(jì)公差對(duì)安裝過程的影響;7）環(huán)境溫度對(duì)安裝過程的影響;8）項(xiàng)目周期對(duì)軌道鋼梁制作質(zhì)量的影響。

3 箱型鋼梁制作工藝

首先分析游覽車在軌道鋼梁上的運(yùn)行狀況：由主動(dòng)力輪在箱型鋼梁頂板上運(yùn)動(dòng)，這樣就需考慮鋼梁間隙的大小對(duì)車體整體運(yùn)行過程中的震動(dòng)問題，當(dāng)縫隙過寬，即會(huì)在運(yùn)行中車體有上下起伏感以及對(duì)輪胎的損傷；鋼梁腹板有導(dǎo)向輪及防偏輪運(yùn)動(dòng)，縫隙過寬同樣會(huì)影響車體的平穩(wěn)過渡，并且會(huì)造成車體的左右擺動(dòng)，同時(shí)，由于防偏輪直徑較小，因此鋼梁間縫隙的大小會(huì)直接影響輪子的使用壽命及車體運(yùn)行的舒適度。

結(jié)合車體的運(yùn)行狀況以及以上軌道鋼梁制作難點(diǎn)，我們采取如圖3所示工藝流程及工藝措施來控制梁體的制作質(zhì)量。

圖3 工藝流程及工藝措施

1）板料在下料之前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求尺寸與原材料鋼板的規(guī)格進(jìn)行定尺，盡可能減少原材料的浪費(fèi)。因該箱型鋼梁翼板與腹板連接的焊縫要求為全融透焊縫，故腹板兩端需要開45°坡口，在下料過程中如果采用火焰下料的方式，則需要腹板單邊留量1 mm，如采用等離子或者激光下料，腹板兩端可不留余量。

2）下料完成之后，針對(duì)產(chǎn)生彎曲的板料使用壓板機(jī)進(jìn)行調(diào)平，保證原材料的平面度，調(diào)平之后在板料上劃線確定坡口位置，然后使用銑邊機(jī)或者坡口機(jī)開45°坡口。

3）對(duì)梁體進(jìn)行拼裝，拼裝需在工作平臺(tái)上進(jìn)行，工作平臺(tái)需經(jīng)過校平。這樣可以保證箱型鋼梁組裝時(shí)有共同基準(zhǔn)，能夠更有效、更直觀地檢驗(yàn)組裝；能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)制作時(shí)的鋼梁?jiǎn)栴}，及時(shí)進(jìn)行糾正，不會(huì)對(duì)后續(xù)焊接產(chǎn)生不良的影響。

4）箱型鋼梁在進(jìn)行組裝過程中，鑒于上翼板屬于行走面，較為重要，工藝建議采取反面組裝的方式，將上翼板放置在平臺(tái)上，將其與腹板及中間隔板進(jìn)行組裝并點(diǎn)焊固定，為保證產(chǎn)品能夠達(dá)到全融透，翼板與腹板焊縫處需留2～3 mm的間隙，中間加襯墊，但襯墊兩端比焊縫需各長(zhǎng)50 mm，并在同一條直線上，襯墊需要焊接牢固，防止脫落。

5）將組裝好的箱型結(jié)構(gòu)使用專用夾具進(jìn)行裝夾，考慮到對(duì)焊縫進(jìn)行滿焊之后翼板伸出部分會(huì)往焊接方向收縮，故裝夾的時(shí)候?qū)⒁戆迳斐霾糠窒蚝缚p反方向預(yù)留3～4 mm的反變形量，以保證焊接完成之后上翼板的平面度。在焊接過程中，因考慮到板厚為16 mm，故焊接電流需控制在220～260 A，焊接電壓控制在24～30 V。

6）在上翼板、腹板及內(nèi)部加強(qiáng)筋板焊接完成之后，在下翼板端襯墊固定之后，再進(jìn)行下翼板的蓋板，采用與上翼板相同的方法預(yù)留反變形量防止下翼板伸出部分出現(xiàn)下垂的現(xiàn)象（在箱型鋼梁上下翼板焊接完成之后，兩端的封板暫不進(jìn)行封閉）。

7）4條主焊縫焊接完成之后，對(duì)焊縫進(jìn)行磁粉及超聲波探傷，如發(fā)現(xiàn)缺陷，則需將缺陷處焊縫刨開，重新焊接之后再進(jìn)行探傷確認(rèn)。

8）對(duì)產(chǎn)品的平面度、梁體扭曲及撓度進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)該類尺寸出現(xiàn)超差的現(xiàn)象，需在此階段進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)殇摿后w的調(diào)校時(shí)機(jī)很重要，箱型鋼梁端口屬于閉合結(jié)構(gòu)，閉合結(jié)構(gòu)具有更好的抗扭曲性能。如果梁體在組裝過程中發(fā)生扭曲現(xiàn)象時(shí)，在兩端蓋板封閉前進(jìn)行扭曲調(diào)整，因?yàn)殚_式結(jié)構(gòu)抗扭曲性能相對(duì)來說更容易調(diào)整梁體的扭曲。

9）在梁體檢查合格之后，將兩端的封板進(jìn)行封閉，封閉完成之后再對(duì)產(chǎn)品所有項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行檢查。此時(shí)就算是梁體出現(xiàn)扭曲超差也會(huì)很小，可以使用火調(diào)進(jìn)行調(diào)整。產(chǎn)品合格之后對(duì)梁體噴砂油漆。

4 其余注意項(xiàng)點(diǎn)

1）對(duì)于曲線梁的制作，胎模的使用尤為重要，因?yàn)榍€梁的端口處屬于自由狀態(tài)，在安裝對(duì)接過程中會(huì)產(chǎn)生突變，導(dǎo)致車體運(yùn)行不符合運(yùn)行要求。工藝確定了焊接胎模，保證了曲線梁的制作質(zhì)量。

2）軌道鋼梁燕尾槽的處理，工藝要求采用統(tǒng)一的模子來配切，這樣保證了燕尾槽的一致性，在安裝過程中也會(huì)統(tǒng)一翼板與腹板的間距；另外，腹板上燕尾槽的方向采用與鋼梁頂板垂直的角度，保證了在調(diào)整軌道面的時(shí)候能夠一次性地調(diào)整好梁體間隙，一次到位。

3）從設(shè)計(jì)圖樣上來看，固、活枕均在梁體的端部位置，當(dāng)梁體出現(xiàn)下?lián)匣蛘呱瞎皶r(shí)即會(huì)導(dǎo)致鋼梁體間間隙尺寸不一致，并且固、活枕下平面與軌道面的平行以及高度也是影響軌道安裝的重要因素，工藝建議采用只焊接一端固枕或活枕的方式，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)調(diào)節(jié)高度及修配接口位置后再進(jìn)行焊接，能夠節(jié)省鋼梁體安裝工作量。

4）由于環(huán)境溫度對(duì)梁體熱脹冷縮的影響，會(huì)導(dǎo)致梁體在伸縮過程中，偏離最初始的安裝位置而在活枕壓塊的限位范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致梁體間的錯(cuò)臺(tái)，因此，在調(diào)整梁體的平面度及間隙后，工藝要求一次性安裝到位，對(duì)螺栓打扭矩，并且對(duì)軌道鋼梁加焊導(dǎo)向定位板以防止梁體偏離中心線方向的運(yùn)動(dòng)。

5）工藝建議在進(jìn)行梁體設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮誤差的消除，如：安裝間隙如果小于鋼梁體的制作公差，必須考慮消除誤差的措施或者裝置，以消除誤差造成的安裝問題。

6）由于軌道鋼梁的數(shù)量一般比較龐大，工藝要求提高工藝裝備的可靠性及自動(dòng)化程度，能夠更有效地提高工作效率，如：采用自動(dòng)化程度更高的埋弧焊代替氣保焊，專業(yè)的調(diào)平設(shè)備代替人工火焰調(diào)整梁體的平面度及扭曲等。

5 結(jié)語(yǔ)

公司某項(xiàng)目在前期制作過程中，因?yàn)槲床扇∑脚_(tái)、胎模等方式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行制作，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)一系列質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的周期及質(zhì)量，后續(xù)對(duì)梁體制作工藝進(jìn)行分析之后，由工藝部門進(jìn)行指導(dǎo)，極大改善了箱型鋼梁的制作質(zhì)量，成功制作出跨度長(zhǎng)達(dá)15 m，整體平面度小于3 mm，整體扭曲度小于5 mm的箱型鋼梁，并且節(jié)約了制作周期，使產(chǎn)品最終按質(zhì)按量地發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)并順利安裝完成，使該項(xiàng)目高架游覽車順利運(yùn)行并得到客戶好評(píng)。

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