王 晶

（承德石油高等?？茖W(xué)校，河北承德067000）

抓斗卸船機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)三輪平衡梁組裝及焊接工藝

王 晶

（承德石油高等專科學(xué)校，河北承德067000）

大車機(jī)行走機(jī)構(gòu)位于卸船機(jī)體最下部，承載著龐大機(jī)體的質(zhì)量，是保持大機(jī)設(shè)備穩(wěn)定行走的基礎(chǔ)部件，其制造質(zhì)量對(duì)于整臺(tái)設(shè)備的安全運(yùn)行起著極其重要的作用，平衡梁是行走機(jī)構(gòu)當(dāng)中要求最為嚴(yán)格的焊接部件。以某抓斗卸船機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)三輪平衡梁制造為例，重點(diǎn)分析三輪平衡梁在制造過(guò)程中的組裝及焊接工藝，為卸船機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，也為同類設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)制造提供借鑒和參考。

大車行走機(jī)構(gòu)；三輪平衡梁；抓斗卸船機(jī)；組裝工藝；焊接工藝

0 前言

抓斗卸船機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)由支撐裝置、驅(qū)動(dòng)裝置及緩沖裝置組成，其中整個(gè)抓斗卸船機(jī)共4套行走支撐裝置，每條門腿一套行走支撐裝置。當(dāng)大車行走機(jī)構(gòu)在軌道上運(yùn)行時(shí)，該裝置為提高整機(jī)的承載能力和抗傾覆能力、保證車輪的承載能力盡量均等、輪壓不超出設(shè)計(jì)負(fù)載，通常采用平衡梁將驅(qū)動(dòng)臺(tái)車組、從動(dòng)臺(tái)車組鉸接連接，保證各級(jí)連接部件受力均勻。大車行走機(jī)構(gòu)主視圖如圖1所示。

三輪平衡梁整體由焊接制作而成，位于設(shè)備最下方，是整臺(tái)設(shè)備的基礎(chǔ)部件，它支撐了整個(gè)機(jī)器的主機(jī)部分[1]。作為卸船機(jī)重要的連接及承載鋼結(jié)構(gòu)，三輪平衡梁在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中要承載幾百噸的質(zhì)量，且行走機(jī)構(gòu)車輪在軌道上行走時(shí)，平衡梁焊縫部位不斷承受交變載荷，其主要的失效形式為疲勞破壞（損傷）[2]，進(jìn)而造成金屬結(jié)構(gòu)裂紋現(xiàn)象，釀成事故，因此平衡梁焊縫位置要求具有足夠的強(qiáng)度剛度和韌性，使得該結(jié)構(gòu)在使用壽命期內(nèi)無(wú)變形開(kāi)焊、開(kāi)裂、移位等現(xiàn)象。因此，確定可行的組裝及焊接工藝以及加強(qiáng)質(zhì)量控制對(duì)于大車行走機(jī)構(gòu)平衡梁的制造具有重要的工程意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖1 大車行走機(jī)構(gòu)主視圖Fig.1 Front view of cart walking mechanism

1 三輪平衡梁結(jié)構(gòu)、焊接主關(guān)鍵部位及尺寸

三輪平衡梁兩端圓孔處焊后需機(jī)加工，采用軸端擋板、鉸軸，并用栓接形式與下方驅(qū)動(dòng)臺(tái)車組、從動(dòng)臺(tái)車組固定。因此，圖2中要求φ180、φ360兩連接孔進(jìn)行焊前數(shù)控切割，保留機(jī)加工余量，整體焊后上鏜床擴(kuò)孔至尺寸要求，保證其安裝精度。三輪平衡梁上部與五輪平衡梁一端采用銷軸聯(lián)接，要求件3圓孔內(nèi)單邊留足加工余量，待整體焊好后利用鏜床擴(kuò)孔至圖2所示尺寸。

焊接主關(guān)鍵部位：件1、件2、件3、件4、件5對(duì)接焊縫焊后進(jìn)行UT100%缺陷探傷。

焊接主關(guān)鍵尺寸：（1）保證腹板3個(gè)鉸孔之間的水平距離分別為530mm和1 060 mm及垂直距離分別為325mm和650mm；（2）保證兩腹板之間距離及兩腹板對(duì)中心軸的對(duì)稱度；（3）保證3個(gè)鉸孔的直徑尺寸。三輪平衡梁關(guān)鍵尺寸如圖2所示。

2 焊接方法

三輪平衡梁主體材質(zhì)為Q345C，外圍腹板組件件1、件2、件3、件4、件5均為中厚板與厚板對(duì)接，焊縫為曲線形，且焊道短，箱體內(nèi)部加強(qiáng)筋板主要采用T形對(duì)接，焊縫呈直線形。受曲線形焊縫及箱體內(nèi)部空間狹小所限，考慮到焊接質(zhì)量，不適合采用埋弧焊，可采用CO2氣體保護(hù)焊多層多道焊完成。焊前針對(duì)結(jié)構(gòu)中外圍腹板曲線焊縫，根據(jù)焊接工藝評(píng)定要求選用CO2氣體保護(hù)焊在0℃下進(jìn)行工藝評(píng)定，評(píng)定結(jié)果均合格。實(shí)踐證明，采用此方法可減少焊接變形、保證焊縫外觀及焊接質(zhì)量。

3 焊接坡口

三輪平衡梁兩端腹板件1、件2、件3、件4、件5為不等厚度鋼板對(duì)接，且焊縫在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)受交變載荷的作用。為保證焊縫強(qiáng)度，鋼板對(duì)接處必須開(kāi)坡口，全部焊透且無(wú)缺陷，坡口形式及尺寸如圖3所示。坡口制作時(shí)要求打磨清理坡口表面及兩側(cè)30 mm范圍，無(wú)氧化皮、熔渣、油污及水銹。坡口表面采用5倍（含5倍）以上放大鏡進(jìn)行宏觀檢查，無(wú)裂紋、分層等缺陷[3]。平衡梁內(nèi)部由于空間狹小，施焊及焊縫反面碳弧氣刨清根困難，焊縫內(nèi)部加強(qiáng)筋板與兩端腹板，筋板與筋板之間的T型連續(xù)角焊縫可根據(jù)圖2情況施焊。

4 三輪平衡梁組裝與焊接

將三輪平衡梁的件1、件2、件3、件4、件5開(kāi)坡口組焊在一起，反面氣刨清根，矯平后進(jìn)行UT100%探傷，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下一步組裝。

以兩端腹板組件為基準(zhǔn)劃線，組裝三輪平衡梁內(nèi)部加強(qiáng)筋板件 6、件 7、件 8、件 10、件 12、件 13、件14、件15和件16。保證腹板之間尺寸，焊接次序?yàn)橄攘⒑负笃胶福瑥闹虚g向兩側(cè)施焊，焊縫尺寸如圖2所示。

圖2 三輪平衡梁結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Structure diagram of three wheel equalizer beam

圖3 三輪平衡梁不等厚鋼板對(duì)接坡口示意Fig.3 Groove diagram of butt weld in different thickness steel of three wheel equalizer beam

（1）首先焊接件10與外圍腹板立向焊縫，雙面連續(xù)角焊縫，焊腳高為互焊件較薄者厚度的0.7倍。

（2）再焊接鋼管兩側(cè)及鋼管與件10的單面平角焊縫，件10無(wú)需開(kāi)坡口，兩面焊腳高均為8 mm。

（3）組焊件14與腹板及鋼管。焊接件14與兩端腹板立向連續(xù)角焊縫，內(nèi)外兩側(cè)焊腳高均為10mm與鋼管的平角焊縫焊角高為8 mm。

（4）組對(duì)件8、件13，件8與外圍腹板及件13采用連續(xù)角焊縫。先立焊后平焊，焊腳高為互焊件較薄者厚度的0.7倍。

（5）組焊件6、件12、件16。內(nèi)外側(cè)焊腳高為互焊件較薄者厚度的0.7倍，接著組焊件9，件9與兩側(cè)腹板坡口開(kāi)在外側(cè)，保證焊透，焊腳高為10 mm，由內(nèi)而外組焊件8、件7、件12與腹板及件9，先立后平，立焊縫無(wú)需開(kāi)坡口，焊腳高為10 mm，平焊縫坡口開(kāi)在外側(cè)，焊透，焊腳高為10 mm。

（6）組裝件11。件9、件11對(duì)接處以件10為內(nèi)部墊板，只在外側(cè)施焊，焊后磨平焊縫，避免棱角；然后焊接件9、件11與件12，在件12外側(cè)開(kāi)坡口，焊腳高為8 mm。最后焊接件11與兩端腹板，只在腹板外側(cè)開(kāi)坡口，保證焊透，焊腳高為10 mm。

三輪平衡梁屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，影響收縮變形最大的焊縫是件9、件11、件13與兩側(cè)腹板的長(zhǎng)直角焊縫，焊腳高為10 mm。為了減少焊接角變形和扭曲變形，應(yīng)采用小焊接參數(shù)。由于焊縫焊腳較大，為減少焊接變形，應(yīng)先打底焊后，再分層焊接（即多層多道焊）完成。施焊時(shí)采用交叉對(duì)稱焊接，焊接方向從中間順次向兩端延伸，每段長(zhǎng)度約100 mm，滿足焊縫的自由收縮[4]。平焊、立焊均采取CO2氣體保護(hù)焊（φ（CO2）80%，流量 20～25 L/min），焊縫打底時(shí)為防止焊劑脫落，每一焊層的厚度不宜超過(guò)3 mm[5]，若進(jìn)行反面碳弧氣刨清根，刨槽需深淺均勻，氣刨深度一般為板厚的1/3～1/2，要防止出現(xiàn)滲透層，刨后用砂輪打磨凈后進(jìn)行反面填充一遍即可，接著正面填充，這樣正反交替焊接可有效地控制鋼板焊后變形。焊接參數(shù)如表1所示。

表1 CO2氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)Table 1 Welding parameter of CO2gas metal arc welding

5 結(jié)論

（1）以某抓斗卸船機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)三輪平衡梁制作為例，詳細(xì)闡述該平衡梁結(jié)構(gòu)的組裝及焊接工藝過(guò)程。采用上述工藝，不僅保證了結(jié)構(gòu)整體的焊接變形量，而且工藝執(zhí)行方便、可靠，提高施工效率，焊縫返修率低，特別是關(guān)鍵部位的尺寸及焊縫質(zhì)量較以前得到很大的改善。

（2）安排施工工藝時(shí)，應(yīng)充分考慮平衡梁結(jié)構(gòu)實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)條件，盡量使制作工藝簡(jiǎn)潔、實(shí)用，工藝可操作性良好。生產(chǎn)實(shí)踐證明，該制造工藝在眾多港口設(shè)備行走機(jī)構(gòu)平衡梁的生產(chǎn)制造過(guò)程中可操作性較強(qiáng)，效果顯著，可廣泛應(yīng)用于該類產(chǎn)品的生產(chǎn)，也為其他類產(chǎn)品的焊接、加工生產(chǎn)提供借鑒和參考。

[1]張紹濂.懸臂式斗輪堆取料機(jī)結(jié)構(gòu)形式分析[J].上海電力，1998（1）：7-10.

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Assembling and welding technology of three-wheel equalizing beam of cart traveling mechanism of grab ship-unloader

WANG Jing
（Chengde Petroleum College，Chengde 067000，China）

Cart traveling mechanism is at the bottom of the under ship-unloader and bears the weight of the enormous mechanica equipment，and is the basic part for keeping the mechanical equipment steady traveling，so that its manufacture quality is very importan for the safe operation of the whole equipment.The welding requirement of equalizing beam is the strictest in traveling mechanism.Th research is illustrated by the manufacture of three-wheel equalizing beam of cart traveling mechanism of a grab ship-unloader，and th assembly and welding technology of three wheel equalizing beam in the manufacturing process are analyzed，which lays the foundatio of safe and steady operation for ship-unloader and provides reference for manufacturing of the same kind of equipments.

cart traveling mechanism；three-wheel equalizing beam；grab ship-unloader；assembly technology；welding technology

TG457

B

1001－2303（2017）06－0038-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.06.08

2017-01-09

王 晶（1978—），男，工程師，碩士，主要從事焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與焊接工藝評(píng)定方面的研究工作。E-mail:wangjing1953@qq.com。

本文參考文獻(xiàn)引用格式：王晶.抓斗卸船機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)三輪平衡梁組裝及焊接工藝[J].電焊機(jī)，2017，47（06）：38-41.