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900吨轮胎式提梁机设计制造关键技术总结
900吨轮胎式提梁机设计制造关键技术总结
液压系统安装及调试
液压系统应符合GB3766-83《液压系统通用技术条件》的规定及《钢管、铜管、铝管的化学清洗》标准。
液压系统装配前,接头、管路及通道(包括铸造型芯孔)必须清洗干净,不允许有任何污物(如铁屑、毛刺、纤维状杂质等)存在。
液压系统安装完毕后,根据液压原理图和液压管系图按泵站系统、行走驱动系统、转向系统、悬挂系统、起升系统、支撑系统等分别对回路进行测试。
调试时应注意:
1)整个液压系统上机安装、清洗完毕后,须进行抽样检验其系统清洁度,达到10μm标准的有关规定)。
2)启动前,先必须通过泵壳上的回油口向泵内灌注清洁的液压油,并检查三个泵串联的是否牢固和同轴,将各回路调节系统的压力的溢流阀调至零位。
3)调试前,再次仔细检查油箱油位,电气操纵控制开关接线,油路连接是否有误。
4)耐压试验,调节各回路系统压力至工作所需的规定压力。
仔细检查各接头处是否有渗漏和泄漏现象。
5)空载试验
对各机构分别进行无负荷状态下的空载试验。
a.依次启动2台发动机,怠速运行预热后将发动机转速调至1500~1800转/分。
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b.行走试验,通过车速选择旋钮选择速度档位;走行模式选择旋钮选择纵行、斜行或横行;方向十字开关扳动可选择左/右/前/后,用以确定行驶方向;速度手柄控制行驶速度。
使设备在所有档位将所有行走动作运行一次,注意观察是否能够正确完成所有动作、各开关及手柄的动作控制是否准确可靠、速度是否符合要求、转向油缸在转向动作终了时活塞杆的伸出长度是否一致,泵和行走马达有无温度异常等。
c.起吊系统试验,通过吊钩升降选择开关选择吊钩运行模式;升降速度手柄控制方向及速度;吊钩纵、横移操作按钮控制起吊小车纵、横向移动精确对位。
操纵设备在所有模式下各种动作运行一次,注意观察是否能够正确完成所有动作、各手柄及按钮开关的动作控制是否准确可靠、速度是否符合要求、卷扬机及油缸运行是否平稳,泵和卷扬机液压马达有无温度异常、紧急停止按钮及各限位装置是否可靠有效等。
6)负载试验,与整机负载试验一起做。
应仔细观测液压系统工作是否正常,有无异常声音,记录系统压力值变化,并检查泵的发热情况。
同时需注意,在负载时车速选择档位必须在“重载”或“微动”档,转向时必须将支撑油缸支撑地面,当轮胎不受力时,方可进行转向操作。
电气设备安装
在结构和机械部件的组装完成后,开始连接电路板和电气设备。
在所有的电气设备安装和连接完成后,用电压表检查电路供给电压。
在安装完成后,所有的安全装置都要单独检查并适当设置,特别是载荷限制器、起升限制开关、制动系统、急停按钮等。
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.安全技术要求
1)吊车支腿处的地基必须做硬化加固处理,保证地面耐力足够。
2)施工中所用的索具不得有断丝、表面锈蚀、划痕等缺陷,不得超负荷使用。
3)钢丝绳在捆绑和与结构的锐角接触的地方要用胶皮或木片进行保护。
4)吊装前应仔细检查结构螺栓是否按照要求拧紧,各部件的连接是否可靠。
5)作业时设立警戒线,关键位置设专人看守,非工作人员严禁进入吊装区域。
6)吊装作业时,被吊物件旋转半径和吊车配重旋转范围内严禁有人员和车辆停留。
7)吊装过程中,指挥员的旗语准确、哨音响亮。
8)吊装时要用2根麻绳对被吊物件进行溜放,避免磕碰。
9)高处作业人员必须挂安全带,安全带必须高挂低用。
10)吊装时风力等级不得大于5级。
11)夜间施工应按照安全规则进行,在工作区域和通道处提供适当的照明,以改善可见度,确保施工安全。
4、主要技术创新要点
1)大车行走及起升机构的同步
各动力执行元件传感器和比例阀形成闭式液压系统,通过微电控制系统解决两套不同动力系统同步问题,确保2台整机走行台车、4台卷扬升降机构分别同步动作。
2)重载转向
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提梁机重载转向时为了避免剪切力对轮胎的磨损破坏,在每个台车下布置4个支撑油缸,当轮胎式提梁机重载进行行走模式转换时,支撑油缸作用在地面上减少轮胎受力,然后在转向油缸作用下进行90度转向。
3)起升系统三点受力平衡
提梁机的起升系统通过不同的钢丝绳缠绕方式实现了四点起升、三点平衡的功能,保证梁体和起升系统受力均衡、防止箱梁受扭的基本要求。
4)大断面大跨度焊接箱形梁的制作工艺
焊接钢箱梁制作时采用单件板材成型后先制孔后拼接的顺序,即腹板和翼板下料完成后,拼装之前先进行钻孔,减少成型后螺孔的加工难度;主箱梁的焊接顺序是先完成全部拼装,箱梁成型后再焊接除上翼板外的全部焊缝,最后翻面,焊接上翼板与腹板的平焊缝,减少了主梁的焊接变形及翻面次数。
5、本技术成果主要应用情况介绍和经济效益、社会效益分析
本提梁机在汉孝城际铁路黄陂梁场安装调试完成后,顺利通过了辽宁省安全科学研究院的型式试验检测,已用于梁场32m预制混凝土箱梁吊装、转运施工。
业主反映该提梁机自动化程度高,操作方便灵活,能很好地满足梁场20m、24m、32m混凝土箱梁的吊装、转运施工,并能在负载情况下实现纵向、横向、斜向移动,工作效率高;自投入使用以来,运行情况良好,取得了很好的经济效益和社会效益。
1)经济效益:
目前,我公司制作了1台900t轮胎式提梁机,完成
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生产产值1571万元,新增利润150万元。
其中,制作大断面大跨度焊接箱梁时通过采取合理的制作工艺,节支金额达8万元。
2)社会效益:
我公司通过制作安装900t轮胎式提梁机,进一步积累了特大型吊装设备的制造经验,并通过将进一步消化、吸收、完善设计技术资料,优化制造工艺,逐步将提梁机转化我公司的成熟产品。
在此基础上开发架桥机、运梁车,对我公司进军高铁市场具有十分重要的战略意义。
6、总结与建议
综上所述,MDEL轮胎式提梁机结构形式符合梁场布置要求,在梁场内按预留通道可以纵、横、斜向移动,装梁时运梁车可以从侧面进入到提梁机下方,吊梁、装梁、转运方便。
采用全液压驱动行驶;起升采用液压卷扬机;各行走桥液压悬挂升降;转向采用各悬挂行走轮组独立转向,机-电-液控制转向系统。
整机微电控制系统协调工作。
在提梁机的制造安装过程中,我们针对主要金属结构件的特点,采取了合理的工艺,特别是大断面大跨度主梁制造预拱值的确定及制造、焊接工艺编制,保证了提梁机的制作质量。
实践证明,该提梁机完全能够满足梁场混凝土预制梁的吊装、转运施工需要,使用性能好、工作效率高。
建议:
安装走行台车是采用的是倒装法,将车架底部朝上,行走轮组各部件依次吊装到车架上进行安装,安装完后整体吊装翻面。
这样耗时较多,且所需起吊设备吨位大、吊装时间长,成本相对增加。
建议以后的安装中采用正装法,利用简易拖车对轮组进行喂装。
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900吨轮胎式提梁机设计制造关键技术
成果总结
中国葛洲坝集团机械船舶有限公司
二0一0年十二月
900吨轮胎式提梁机设计制造关键技术成果总结
1、项目立项背景及意义
20XX年10月,铁道部公布了《铁路“十一五”规划》,20XX年全国铁路营业里程达到9万公里以上,快速客运网总规模达到2万公里以上。
这种建设规模在我国铁路建设史上是前所未有的。
随着我国铁路客运专线的陆续开工,掀起了新一轮大规模的高速铁路建设高潮。
20XX年9月,葛洲坝集团有限公司中标汉孝城际铁路HXSG-2标项目,并成立以二公司、五公司为主的施工项目部。
根据施工要求,现场需要配备900吨双线整孔箱梁的提梁机、运梁车、架桥机设备各一套。
20XX年12月,通过招投标程序,最终决定葛洲坝机械船舶有限公司生产制作一台900t轮胎式提梁机,用于汉孝铁路梁场20m、24m、32m混凝土预制箱梁的吊装、转运等施工作业。
成功开发研制该设备,可以进一步提升葛洲坝集团在高铁领域的整体施工能力,同时可以此为契机研制应用于高速公路、水利、港口、码头、钢厂、船厂等领域的其他大型行走起重设备,进一步拓宽市场。
MDEL900轮胎式提梁机是迄今为止我公司承接的最大的施工设备,从科技含量、技术难度、市场开拓及公司占领行业制高点等方面都具有十分重大的意义。
2、国内外应用现状分析
目前,国外具有高速铁路900吨提运梁装备施工经验和销售业绩的生产厂家也不多。
我国是继德国、意大利之后第三个掌握该技术的国家,整机已经达到国际先进水平。
国内生产厂家主要有上海港机重工有限公
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司、北京万桥兴业机械有限公司、北戴河通联路桥机械有限公司、中铁武桥重工股份有限公司、郑州大方桥梁机械有限公司等,有的是引进国外先进技术在国内研发制造,有的是自主设计制造,设备形式也各有不同。
国外同类产品主要参数对照见表一。
我国目前应用于900t箱梁预制架设施工的提梁机主要形式有:
两台450t轮轨式提梁机抬吊;两台450t轮胎式提梁机抬吊;单台900t轮轨式提梁机独立施工;单台900t轮胎式提梁机独立施工。
相比较而言,900t轮胎式提梁机设备制作费用较高,但具有占用场地少,施工速度快,机动灵活,可以在任意台座上取梁、落梁,不需要辅助机械等优点,施工质量、安全有可靠保证。
表一国外同类产品主要参数对比表
序号一、123456789最大起重量跨度纵向净间距爬坡能力吊具下高度吊钩高度行程主梁下高度工作环境温度最大长度技术要素MDEL900提梁机900吨米米%9米7米米-10°C~+50°C约米米约米415吨2个×米满足20米\\24米\\32箱梁要求30厘米油缸推动0~米/分0~米/分万桥(爱登)900吨40米米%9米7米9米-10°C~+50°C约米米约米365吨2个×米依据20米\\24米\\32箱梁25厘米油缸推动0~米/分0~米/分迪尔900吨40米米%10米7米10米-10°C~+50°C约米米约米410吨2个×米依据20米\\24米\\32箱梁50厘米油缸推动0~米/分0~米/分整机参数10最大宽度11最大高度12总重约二、1234567小车数量900吨箱梁吊点纵向吊点空间满载纵向走行距离运行方式满载走行速度空载提升速度吊梁小车2
89满载提升速度绞车数量0~米/分4个13吨28毫米1960N/mm摆线式Rexroth20~米/分4个10吨24毫米2100N/mm摆线式Rexroth满足三点起吊规则20~米/分4个15吨36毫米2100N/mm摆线式Rexroth210单绳拉力11钢丝绳直径12钢丝绳规格13卷筒变速箱14液压马达15制动器16钢丝绳串绕方式三、1234567891011121314四、1234五、1234567发动机型号发动机功率运行液压泵服务液压泵燃料燃油箱容积液压油箱容积转向方式所在部位纵向运行转向原地转向满载走行速度空载走行速度走行型式适应路面轮胎规格轮胎数量悬挂数量轴载质量轮胎品牌轮胎充气压力驱动轮数驱动型式传动方式支撑油缸规格/数量液压制动和钳盘式双制动整机走行0~17米/分0~35米/分轮胎式48个2454,792kg米其林或三角≤8巴16个轮子16个液压马达内藏摆线减速器200吨/8根0~16米/分0~27米/分轮胎式0~16米/分0~32米/分轮胎式18x25E3464个3240,938kg贵州黔轮胎≤巴16个轮子16个液压马达内藏摆线减速器200吨/8根混凝土路面或级配碎石路面48个2452,708kg固特异或米其林≤8巴16个轮子16个液压马达链齿装置400吨/2根转向系统独立转向所有轮组5度90度Deutz–BF6M10152×273千瓦2个90L250KN2个190Rexroth柴油500升1000升独立转向所有轮组15度90度动力机组Deutz–2200转380千瓦Deutz–2200转2×200千瓦独立转向所有轮组15度90度2个A125Rexroth2个A125Rexroth1个A10Rexroth1个A10Rexroth柴油500升1000升柴油900升700升
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3、详细技术内容总体思路及关键技术
本提梁机是针对集团公司汉孝城际铁路工程梁场桥梁箱梁施工研发的大型起重设备,也能满足重大交通工程施工项目中重型大件搬运和工位作业的施工要求。
考虑到提梁机的制造时间紧迫,而且该设备是涉及机、电、液控综合的复杂机电一体化装备,目前我们还没有这方面的设计经验,所以在项目实施开始就选择了与国内具有该设备研发能力的郑州大方桥梁机械有限公司进行合作的方案。
在已有成熟产品的基础上,通过对技术参数进行调整、优化及再设计,使提梁机满足集团公司汉孝城际铁路黄陂梁场的布置及箱形桥梁的吊装需要。
我们在消化吸收设计产品的基础上,对关键技术进行攻关,形成包括包括全套施工图纸、设计计算书、主要零部件制作拼装工艺、安装维护使用说明书、安全操作和维护保养规程等在内的一整套资料;通过对MDEL900吨提梁机设计技术的研究总结,逐步掌握轮胎式提梁机的设计技术,能够独立地完成900吨以下轮胎式提梁机的设计;通过对提梁机制造工艺技术的总结,优化提梁机的制造工艺,把轮胎式提梁机转化为公司的成熟产品,为后续的同类产品制造提供技术支持。
鉴于本项目的多学科交叉特点,在技术开发和产品制造过程中,需要利用结构、机械、液压、电气控制等多学科的专业知识创新性综合运用。
首先围绕工程项目的使用情况和工位要求,通过模块化设计和确定总体技术方案,确定动力、液压、行走装置、工作装置和电控等分系统方案和主参数,完成产品总体设计。
第二步是各分系统在协同环境下进
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图十横梁安装就位示意图
横梁吊装完毕后,连接单侧液压管路、电气系统,将通向卷扬机的液压管路用堵头堵上。
调试发动机及液压系统,达到单侧支腿和台车组装后能够自行移动。
单侧门架的移位
分别移动单侧支腿,方向朝有发动机一端,两端台车最终处于主梁组拼位置的硬化地面上,调整两端台车的距离尺寸,检查复核主要的尺寸及对角线误差并调整控制在规定范围之内,以便主梁吊装时对位。
单侧支腿在11级风力时防倾翻计算:
已知:
风压850N/m=/m,风向垂直于腹板,单侧支腿组装后自重175t,作用在车架中心,力臂。
计算:
自重力矩=175×=;
支腿横梁风力矩×××10=,两个立柱风力矩5×××6×2=,两个车架风力矩×××3×2=。
则:
风力矩之和为++,安全系数÷=。
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可满足单侧支腿单独行走。
主梁安装
连接板安装:
主梁运至现场后,临时在汉孝城际铁路黄陂梁场的平面布置图上指定的位置布置,在地面用枕木将各节主梁支起、找正后进行对接。
先调整中间节3#主梁,使两端高程一致后支撑牢固,将两端分段处接点板分别连接在中间节上,再依次喂装2#主梁、3#主梁,对接后进行测量使主梁上拱值与水平度达到设计要求,拧紧连接螺栓。
按同样方法喂装1#、5#主梁。
接头连接板先装主梁上盖板连接板,后装腹板连接板。
螺栓预拧紧顺序:
上盖板连接板对称,左右腹板连接板对称;先上盖板连接板,后腹板连接板;同一块连接板,对称拧紧,先外后里,现预紧、再复拧、最后终拧,主梁起吊前需终拧并用扭矩扳手检查合格、全部设计要求尺寸检查合格。
主梁下盖板连接板:
用2台80t龙门吊将主梁吊起,用2个高1500mm的支凳支垫,按上述方法安装主梁下盖板连接板,主梁起吊前需终拧并用扭矩扳手检查合格、全部设计要求尺寸检查合格。
起吊准备:
主梁在地面按组对工艺装好后,用2台现场的80吨门式起重机跨内抬吊主梁,于原主梁布置的耳板均为单节的吊装耳板,整根主梁吊装时不得使用,因此利用钢丝绳兜住横梁两端头的连接法兰盘靠里的位置进行吊装,每根钢丝绳各绕2圈共8股钢丝绳,注意不要干扰连接法兰盘的对位。
主梁的翼板四角利用护角保护,确保钢丝绳在起吊的时候不被割伤,钢丝绳绕绳方式如图所示。
钢丝绳挂好后,检查钢丝绳及索具的安全性能,缓慢起吊主梁,起吊时,提升至主梁离开地面约米后制动,检查吊装设备制动性能。
无误后。
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继续向上提升主梁,利用主梁两端侧面事先拴好的4根麻绳,控制梁的摆动。
吊装就位:
主梁起升高度超过支腿横梁上的栏杆后,缓慢同步移动两台80吨门机,使主梁和横梁的安装位置对位,然后主梁缓慢下落,至端部下法兰超过已安装横梁上口法兰高度200~300mm后停止,慢速摆动吊装设备调整主梁方位,使主梁和横梁的连接法兰对位。
再次同步慢速下降主梁结构,利用手拉葫芦调整主梁或调整横梁的相对位置,当准确对位后,焊接固定主梁,两台龙门吊车松钩;用经纬仪复核轮胎式提梁机门架,使安装参数的偏差应在规定范围内;全部尺寸检查合格,焊接主梁与横梁的连接法兰。
吊装主梁时需特别注意2台80t龙门吊的大车行走同步,如不好操作同步,应采取龙门吊大车不动,只移动龙门吊小车和提梁机单侧支腿的方式来定位安装主梁。
2台80吨龙门吊2台80吨龙门吊:
额定起重量为80t 起升高度为20m主梁主梁横梁图十一主梁吊装方式示意图
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钢丝绳端头挂在80吨龙门吊吊钩上护角,四角布置
图钢丝绳绕绳方式示意图
钢丝绳及卸扣的受力计算:
主梁设计重量为吨,加上附属件重量、焊缝重量等按主梁总重为120吨计算,计1176KN。
起吊钢丝绳主梁2端布置,共8股,每股受力约为147KN,本次吊装主梁选用的钢丝绳为通州市金通钢绳有限责任公司生产的6*37纤维芯Φ39的钢丝绳,其公称破断拉力为,此可得钢丝绳的安全系数为。
根据《水利水电工程施工通用安全技术规程(SL398-20XX)》中关于吊装用钢丝绳安全系数选择标准的规定,在机动起重的状态下钢丝绳的安全系数为5-6,此可知本次吊装选用的钢丝绳可以满足吊装使用要求。
起升机构安装
主梁安装完成后,用现场80吨门机吊装卷扬机、起吊小车、转向滑轮等机构到主梁上。
起吊小车安装完成后,开始进行钢丝绳和吊具的安装。
起升钢丝绳的缠绕路径见图。
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图钢丝绳缠绕路径示意图
在开始钢丝绳安装之前,应检查钢丝绳尺寸是否符合设计规范的要求。
钢丝绳直径必须根据图采用游标卡尺来测量。
图钢丝绳直径的测量
钢丝绳可能以下列2种方式之一来提供:
盘绕或成卷。
钢丝绳的散开是应避免对其造成损伤。
缠绕钢丝绳时,于钢丝绳直径较粗,不易盘绕,可采用直径10~12mm的细钢丝绳作为引绳来完成钢丝绳的缠绕。
梯子平台的安装
主梁安装完毕后,安装爬梯、栏杆和平台等附件。
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故f=1/3×/b=1/3×/20XX≈
3)自重挠度:
f=5ql/384EI
=5*(120*104/)*/384*200*[(BH-bh)/12]=根据计算结果,焊缝主梁装配上拱度为~;结合我们以往制作箱形钢梁的实际经验,最终确定主梁制作上拱度工艺预留量为84mm。
主梁制作拼装完后实测上拱度为72mm,荷载试验后实测上拱度为,在规范要求范围内。
主梁制作工艺
主梁制作工艺的关键是利用焊接变形规律减小焊接变形,最终达到控制主梁的焊接变形的目的。
质量标准
基本尺寸允许偏差
1)梁高 ±3mm测量两端腹板处高度2)跨度 ±10mm3)总长 ±15mm4)腹板中心距±2mm5)翼板宽度±5mm6)横断面对角线±5mm7)旁弯 10mm8)拱度 58+10mm9)支点处高度+5mm10)腹板平面度10mm
3
3
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11)扭曲 不大于10mm
技术准备工作
1)制作人员熟悉图纸、工艺文件及有关规范;
2)搭设拼装平台,其尺寸为43M×,布置预拱度高为80mm;支点在每块隔板位置上
3)准备有关设备及吊具;
4)准备焊材:
实心焊丝:
ER50-6,药芯焊丝:
E501T-1,焊条:
J507,自动焊丝:
H08MnA,焊剂:
HJ431;
5)准备焊条保温桶及焊条烘箱。
备料
所有钢板材质均为Q345C,腹板厚度δ=16mm,翼板厚度δ=30mm,端隔板厚度δ=16mm,中间隔板厚度δ=10mm,其余小隔板及纵向加劲板厚度分别为δ=16mm、10mm、20mm,12mm。
翼板及腹板的拼接
1)长方向的拼接,其接头焊缝长度不得小于1M;2)宽方向的拼接
a.翼板宽方向不允许拼接;
b.腹板宽方向拼接焊缝到板边缘的宽度不得小于1M;3)腹板拼接不允许出现十字缝,且丁字缝出现不得超过2处;4)所有对接焊缝为I类焊缝。
下料
焊缝横向收缩对长度的影响不大,此处只考虑焊缝的纵向收缩量。
根据角焊缝收缩量经验数据,纵向收缩量手工焊可取焊缝长度的千分之一,主梁总长42600mm,估算出主梁长度收缩量约为42mm,考虑CO2焊
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接变形小的特点,因梁分5节,故此处每节预留长度收缩量+5+5+5+=20mm。
1)上下翼板按预留焊收量先下出长度。
即1#、5#主梁翼板长为4250+,2#、4#主梁翼板长为120XX+5mm,3#主梁翼板长为10000+5mm。
分别将5节主梁上下翼板拼接好,各节之间不允许有间隙。
在拼接好的钢板上划出翼板宽度2200±4mm,并作出标记,采用半自动切割机下料。
2)左右腹板按预留焊收量先下出长度。
即1#、5#主梁翼板长为4250+5mm,2#、4#主梁翼板长为120XX+10mm,3#主梁翼板长为10000+10mm。
分别将5节主梁左右腹板拼接好,各节之间不允许有间隙。
按预拱曲线示意图划出预拱线,保证腹板宽度为3140±3mm,在腹板分节处作出记号。
预拱曲线经检验合格后,采用半自动切割机下料。
3)端隔板和中间隔板按图纸给定尺寸下料,其中隔板长、宽尺寸为1984±2mm×3140±3mm。
4)小隔板及纵向加劲板按图纸给定尺寸下料。
5)坡口制作:
腹板开单边坡口,坡口角度50°、钝边3mm,组装时坡口向内;与上、下翼板相接的纵向加劲板,按图纸开双面坡口,坡口角度50°、钝边2mm。
制孔
因该钢梁尺寸大,连接螺栓孔多,成型后不便于钻孔,故采用单片成型后先制孔的顺序,即腹板和翼板下料完成后、未进行拼装前先进行钻孔。
∏型梁拼装
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采用反拼倒装法。
拼装顺序如下:
1)检查各个零件的几何尺寸是否符合图纸要求,确认无误后,将拼接好并钻完孔的上翼板置于已布置好的专用平台上,按图划出中心十字线以及两腹板和各个隔板的位置线,并打样冲;
2)清扫上翼板上两腹板焊道两侧50mm以内的杂物,并清理腹板坡口处的毛刺及杂物;
3)在各节腹板以及翼板的连接处安装对应的连接板,并用专用的定位销进行定位;
4)在腹板内侧划出中心十字线和各个隔板的位置线,将其中一块拼接好的腹板与平台上的上翼板进行拼装,注意对齐中心十字线以及隔板位置线,进行定位焊并打好支撑;
5)将各个隔板以及纵向加劲板按图纸所示位置,逐一进行组装,并进行定位焊;
6)安装另一块拼接好的腹板,调整好位置之后进行定位焊;7)检验拼装好的钢梁,包括:
a.长度,b.腹板中心距和垂直度,c.拱度,d.高度,e.直线
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