岸邊集裝箱起重機拉桿軸孔優化工藝方案

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]。當岸橋處于工作狀態時，前大梁處于水平狀態，拉桿保證梯形架和大梁之間的穩定連接。當岸橋處于非工作狀態時，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平穩過渡至揚起狀態。因此，拉桿的質量直接影響到岸橋前大梁揚起的狀態[2]。

總裝完成的岸橋的軌道之間經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力變化是導致存在高低差的關鍵原因之一。因此在岸橋檢驗標準中對拉桿應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拉桿軸孔長度不一致，易導致岸橋拉桿左右側應力及軌道高低超出標準。保證左右側拉桿軸孔長度一致，是從源頭杜絕拉桿應力及軌道高低差超標問題的措施。

2 原因分析

岸橋拉桿系統主要分為前拉桿、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件。前大梁構件和拉桿的制作精度，是導致軌道高低差存在的主要原因，同時也會對拉桿應力的均衡性造成影響。

拉桿工字梁結構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輕微扭曲變形。加之制作完成的拉桿經過轉運、吊裝等工序，使得工字梁因焊接變形產生的內應力釋放，外觀表現出扭曲現象，導致同組左右側拉桿兩端軸孔間的距離不一致，對岸橋拉桿左右側應力差及軌道高低差產生不利的影響。

3 拉桿制造工藝優化方案

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，須先矯正拉桿的扭曲狀態，然后對同組的左右側拉桿進行同步劃線加工。

3.1 拉桿劃線前準備工作

對拉桿構件進行尺寸復核，且拱度、直線度、扭曲度及腹翼板垂直度必須滿足檢驗標準。進入劃線工序前，在保證穩定性和安全的前提下，構件的自由度盡可能大，即不約束構件，讓其處于自由狀態，同時確保劃線場地平整，必要時可進行激光經緯儀校平，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 構件布置及矯正

構件放置形式見圖1，左右側同組拉桿并排靠牢。在左右側拉桿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。

圖1 拉桿構件放置示意圖

根據拉桿結構特點及扭曲產生的原因，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，對焊接構件反方向進行加熱，使火焰加熱產生的收縮變形抵消焊接過程中產生的收縮變形，從而達到矯正的目的。根據檢驗標準，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

將激光經緯儀擺放于適當的位置(激光點必須高于拉桿)，調整儀器至水平后準備檢測。

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緯儀引出到工藝板上表面，即L″，并做好標注。

利用激光經緯儀進行監控，通過增減墊梁上墊板調整高低，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側點焊固定。

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

再次利用激光經緯儀，根據左(或右)側拉桿CC′及右(或左)側拉桿CC′位置，調整2個拉桿在水平方向內的錯位量，使2根拉桿保證齊平。

再次復核工藝板上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

另一側拉桿也通過激光經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的標記，以便后續的表面加工。

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據，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，試驗效果較好(見圖7)。

圖7 同組左右側拉桿實測數據

5 結語

為了確保上述工藝方案的有效落實，在制造車間設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、轉運等因素對其狀態的影響。設計專用工裝或夾具，目的是調整拉桿直線度、下撓量、扭曲度等尺寸，使拉桿各方面尺寸均符合機加工要求。項目實踐發現，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。