邵靜霞 趙俊林

上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司長(zhǎng)興分公司

1 引言

拉桿部件是岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)岸橋)構(gòu)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(dāng)岸橋處于工作狀態(tài)時(shí)，前大梁處于水平狀態(tài)，拉桿保證梯形架和大梁之間的穩(wěn)定連接。當(dāng)岸橋處于非工作狀態(tài)時(shí)，因某些需求(如船舶靠碼頭時(shí)需要避讓等)前大梁必須揚(yáng)起，拉桿須配合進(jìn)行折疊，確保前大梁從水平狀態(tài)平穩(wěn)過(guò)渡至揚(yáng)起狀態(tài)。因此，拉桿的質(zhì)量直接影響到岸橋前大梁揚(yáng)起的狀態(tài)[2]。

總裝完成的岸橋的軌道之間經(jīng)常存在的高低差影響岸橋的吊載能力。拉桿制作安裝時(shí)的應(yīng)力變化是導(dǎo)致存在高低差的關(guān)鍵原因之一。因此在岸橋檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)拉桿應(yīng)力及軌道高低差值有著較高的要求。但在實(shí)際制造過(guò)程中，因?yàn)榧庸ね瓿傻淖笥覀?cè)拉桿軸孔長(zhǎng)度不一致，易導(dǎo)致岸橋拉桿左右側(cè)應(yīng)力及軌道高低超出標(biāo)準(zhǔn)。保證左右側(cè)拉桿軸孔長(zhǎng)度一致，是從源頭杜絕拉桿應(yīng)力及軌道高低差超標(biāo)問(wèn)題的措施。

2 原因分析

岸橋拉桿系統(tǒng)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(xiāo)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(gòu)件。前大梁構(gòu)件和拉桿的制作精度，是導(dǎo)致軌道高低差存在的主要原因，同時(shí)也會(huì)對(duì)拉桿應(yīng)力的均衡性造成影響。

拉桿工字梁結(jié)構(gòu)的變形主要分為角變形、彎曲變形和扭曲變形3大類(lèi)。拉桿工字梁發(fā)生扭曲變形的首要原因?yàn)楹附幼冃?。焊縫的角變形沿焊縫長(zhǎng)度方向分布不均勻，且變形沿焊縫長(zhǎng)度逐漸增大。拉桿總長(zhǎng)約23 m，截面外形尺寸為356 mm×440 mm。這樣的構(gòu)件相對(duì)整個(gè)岸橋來(lái)說(shuō)屬于細(xì)長(zhǎng)桿件，在項(xiàng)目整體總裝后會(huì)出現(xiàn)輕微扭曲變形。加之制作完成的拉桿經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝等工序，使得工字梁因焊接變形產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力釋放，外觀表現(xiàn)出扭曲現(xiàn)象，導(dǎo)致同組左右側(cè)拉桿兩端軸孔間的距離不一致，對(duì)岸橋拉桿左右側(cè)應(yīng)力差及軌道高低差產(chǎn)生不利的影響。

3 拉桿制造工藝優(yōu)化方案

為了提高拉桿的制作精度，避免軸孔長(zhǎng)度不一致的情況出現(xiàn)，須先矯正拉桿的扭曲狀態(tài)，然后對(duì)同組的左右側(cè)拉桿進(jìn)行同步劃線加工。

3.1 拉桿劃線前準(zhǔn)備工作

對(duì)拉桿構(gòu)件進(jìn)行尺寸復(fù)核，且拱度、直線度、扭曲度及腹翼板垂直度必須滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入劃線工序前，在保證穩(wěn)定性和安全的前提下，構(gòu)件的自由度盡可能大，即不約束構(gòu)件，讓其處于自由狀態(tài)，同時(shí)確保劃線場(chǎng)地平整，必要時(shí)可進(jìn)行激光經(jīng)緯儀校平，有條件的情況下可以考慮在整體水平胎架上進(jìn)行制造。

3.2 構(gòu)件布置及矯正

構(gòu)件放置形式見(jiàn)圖1，左右側(cè)同組拉桿并排靠牢。在左右側(cè)拉桿A、B端各布置1根墊梁，靠近中心位置布置1臺(tái)千斤頂。放置拉桿前須使用激光經(jīng)緯儀校正2個(gè)墊梁至水平，最終的水平誤差值控制在2 mm內(nèi)。

圖1 拉桿構(gòu)件放置示意圖

根據(jù)拉桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及扭曲產(chǎn)生的原因，確定采用火焰矯正法對(duì)拉桿進(jìn)行矯正(見(jiàn)圖2)?；鹧娉C正法是以火焰和加熱器為熱源，對(duì)焊接構(gòu)件反方向進(jìn)行加熱，使火焰加熱產(chǎn)生的收縮變形抵消焊接過(guò)程中產(chǎn)生的收縮變形，從而達(dá)到矯正的目的。根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，火焰校正的最高溫度不能超過(guò)650 ℃。

圖2 拉桿火焰矯正示意圖

3.3 定位擺放拉桿

將激光經(jīng)緯儀擺放于適當(dāng)?shù)奈恢?激光點(diǎn)必須高于拉桿)，調(diào)整儀器至水平后準(zhǔn)備檢測(cè)。

圖3 工藝板安裝示意圖

將單個(gè)拉桿按圖3所示位置上的中間開(kāi)檔分中線利用激光經(jīng)緯儀引出到工藝板上表面，即L″，并做好標(biāo)注。

利用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)增減墊梁上墊板調(diào)整高低，盡量使4塊工藝板上的O點(diǎn)(中心線L′與L″交點(diǎn))在同一水平面，確認(rèn)無(wú)誤后在拉板開(kāi)檔內(nèi)側(cè)點(diǎn)焊固定。

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

再次利用激光經(jīng)緯儀，根據(jù)左(或右)側(cè)拉桿CC′及右(或左)側(cè)拉桿CC′位置，調(diào)整2個(gè)拉桿在水平方向內(nèi)的錯(cuò)位量，使2根拉桿保證齊平。

再次復(fù)核工藝板上O點(diǎn)位置，確保所有拉桿處于同一水平高度。

3.4 詳細(xì)劃線步驟

取一側(cè)拉桿為劃線對(duì)象，將軸孔長(zhǎng)度尺寸引入到其兩端工藝板上，得出2點(diǎn)，即P1和P2，將2點(diǎn)連成一線得到P1P2，此線必須與O點(diǎn)連線重合，且P1P2的中心位置必須與O點(diǎn)連線中心重合。

圖4 拉桿開(kāi)檔找中示意圖

圖5 拉桿重磅板劃垂線

另一側(cè)拉桿也通過(guò)激光經(jīng)緯儀和前述劃線方法找出重磅板垂直中心線L?(見(jiàn)圖6)。

圖6 尺寸復(fù)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(yīng)的標(biāo)記，以便后續(xù)的表面加工。

4 實(shí)際案例分析

通過(guò)上述劃線方案，對(duì)需加工的軸孔進(jìn)行標(biāo)記，理論上可以達(dá)到精確控制加工的目的，但還需要進(jìn)一步實(shí)踐驗(yàn)證。選定一個(gè)試行的岸橋項(xiàng)目，實(shí)施上述劃線工藝方案后，再使用專(zhuān)用的鏜孔工裝進(jìn)行機(jī)加工。收集試行項(xiàng)目加工完成的測(cè)量數(shù)據(jù)，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(nèi)，試驗(yàn)效果較好(見(jiàn)圖7)。

圖7 同組左右側(cè)拉桿實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

5 結(jié)語(yǔ)

為了確保上述工藝方案的有效落實(shí)，在制造車(chē)間設(shè)置拉桿的專(zhuān)用加工工位，確保劃線及鏜孔在一個(gè)工位完成，減少吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)等因素對(duì)其狀態(tài)的影響。設(shè)計(jì)專(zhuān)用工裝或夾具，目的是調(diào)整拉桿直線度、下?lián)狭俊⑴で鹊瘸叽?，使拉桿各方面尺寸均符合機(jī)加工要求。項(xiàng)目實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，更新后的工藝流程可確保岸橋項(xiàng)目上成對(duì)的拉桿軸孔在機(jī)加工后符合尺寸要求，進(jìn)一步確保拉桿后期的安裝精度，以及整個(gè)岸橋總裝完成時(shí)大梁和梯形架之間的穩(wěn)定連接，一定程度上可解決大梁軌道之間存在高低差的問(wèn)題。