大型斗轮取料机斗轮体制作方法

吴 越 赵 禹上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 201913摘 要：大型斗轮取料机斗轮体外形尺寸大、焊接要求高、装配关系复杂，为解决斗轮结构在机加工和安装过程中存在的问题，需要采取措施有效控制斗轮体制作质量。文中介绍的斗轮体制作方法，实践证明效果明显，具有很好的指导作用和可操作性。关键词：斗轮取料机；斗轮体；装配；锥圆；锥孔；同心度中图分类号：U653.928+.5 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）07-0139-03斗轮取料机，广泛应用于港口码头和大型矿场等的散料存储料场。斗轮机构是整台机械设备的核心部分，斗轮结构特别是斗轮体的焊接制作能否满足后续机加工进度和安装要求，直接决定了整台设备的时效性、平稳性。本文基于ZPMC 生产的巴西12 000 t/h 取料机项目，其极限取料能力可达约14 000 t/h，是目前世界上取料能力最大的散货取料机之一，也是ZPMC 目前制造的最大规格的取料机。针对项目要求，预先讨论斗轮体制作的难点，研究制定了斗轮体的制作方案。1 斗轮体介绍和制作难点分析斗轮体为φ 6 800 mm×φ 6 100 mm 圆形箱体结构，在φ 6 800 mm 外圆上均布9 个料斗，斗轮作业时运行轨迹达φ 10 000 mm，单个料斗连接形式为2 锥销和2 楔块同时固定。斗轮轴位于斗轮中心位置，连接方式为轴孔配合和锁紧盘固定。见图1。根据斗轮体的结构设计特点（见图2），其为圆形箱体结构和“锅形”锥体结构组成。在斗轮体箱体上均布着9 组共计18 个锥孔，一组锥孔水平距离为1 500 mm，相对于斗轮体中心锥孔分布的直径为φ 6 540mm。根据项目规格书要求，同时为保证后续料斗的顺利安装及互换性，斗轮体箱体外圆φ 6 800 mm 成型公差为0.5 mm，一组锥孔的水平距离成型公差为0.5 mm，同轴度要求也较高。锥孔在圆形实体的圆钢结构上，其锥度为4°，孔的深度为174 mm，外径为87 mm，最大内径为87 mm，根据结构特点，斗轮体制作时，此锥孔结构需要参与整体制作。“锅形”锥体结构中心分布的是装配斗轮轴的轴套，轴套也需要参与斗轮体整体制作，且轴套的中心将作为整个斗轮体的定位、划线和机加工中心。锥体的成型和焊接将直接影响轴套的定位，斗轮体箱体结构内部分布着较多数量的筋板，空间有限，装配难度较高，焊接工作量较大，且焊接变形无法进行有效控制。斗轮体的制作，既要保证制作后各个成型公差，也需保证斗轮体成型后锥孔的轴孔能够有效进行加工，保证产品质量，进而满足图纸和用户要求。图1 斗轮体装配示意图图2 斗轮体结构示意图2 斗轮体制作方案在斗轮体制作过程中，将其分为4 个组件：组件1和组件3 为锥体结构，组件2 为轴套，组件4 为圆形箱体结构。每个组件分别根据图纸要求单独进行制作，然后根据要求的顺序进行装配焊接。4 个组件可以同时进行制作，有效缩短整个斗轮的制作周期，确保按时完成。2.1 组件1 和组件3 的制作（锥体成型）组件1 和组件3 锥体结构的锥度较大，无法一次性加工。结合车间实际情况，根据图纸弧度板尺寸展开图下料，为保证锥度在要求误差范围内，下料时部分拼板在长度方向预留一些余量，同时锥体最外侧拼板宽度方向预留余量。根据实际制作经验和理论计算，在拼板上划出等分的锥度线。然后利用机械和火攻方法将各拼版进行弧度加工，并实时测量弧度尺寸和控制火攻的温度。待各拼板弧度调整合格后，将各拼板放置在预先制作好的仿形锥形胎架上，并依照地样线调整各拼板位置符合图纸要求，再利用定位板将各拼接缝固定，复测各尺寸合格后，按要求先施焊各纵向焊缝（短焊缝），再由内向外依次施焊各环向焊缝。施焊时，注意采取多名焊工对称同时对称施焊等措施减少焊接变形，见图3。图3 锥体成型示意图2.2 组件2 制作（轴套成型）根据图纸可知，组件2 为管状毛坯，由3 个零件组成。首先将中间零件两端部进行机加工，保证端面与轴心垂直，并根据图纸要求加工出端部坡口，外侧2 个零件端部均预留焊接收缩余量和加工余量。然后根据要求将3 个零件装焊在一起，注意控制其同心度。最后根据粗加工简图划线加工组件2，标记出各自的十字中心线，并将其引到外圆上。粗加工合格后，待组件1 和组件3拼装时，根据要求安装到位。见图4。图4 轴套加工流程示意图2.3 组件4 制作组件4 为圆形箱体结构，箱体外侧腹板和内侧腹板均有制作成型公差，并且连接料斗的锥套体也分布在箱型结构上。鉴于此，下料时圆形箱体的上下面板上锥套体安装孔，在加工时单边预留10 mm 调整余量。锥套体根据粗加工简图预先加工一个底孔，便于后续一组锥孔的整体加工。其余拼板根据实际焊接经验预留一定的余量。然后在工装平台上划出地样线，地样线包括十字中心线、锥套体位置引出线，然后将箱体下面板根据地样线放置到位，调整合格后进行焊接。待底板拼接完成，再根据图纸要求以十字中心线划出腹部位置线和筋板位置线，复测锥套体安装孔位置线与地样线是否一致。若有偏差，根据锥套体安装孔预留的余量及时进行调整，对没有偏差的锥套体孔根据图纸要求尺寸加工到位。然后根据各位置线依次装配箱体腹板、筋板和锥套体。并根据图纸要求进行焊接。为避免焊接变形，在圆形箱体内侧增加工艺加强撑。利用同样的方法制作圆形箱体的上部分箱体。最后根据图纸要求将上下圆形箱体装配在一起，各个关键尺寸检测合格后进行焊接。见图5、图6。组件4 圆形箱体焊接工作量较大，并且各尺寸均需得到有效控制，方便后续机加工作业。为此，需合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。先进行端焊缝的焊接，焊接过程中不要加外力约束，使其能够自由收缩，可以有效地降低短焊缝中残余应力。同时对部分微变形区域进行预热和机械方式调整，有效控制了圆形箱体的各项尺寸。图5 圆形箱体制作示意图图6 圆形箱体成型示意图2.4 组件拼装轴套、锥体和圆形箱体4 个组件制作完成后，复测各个关键装配尺寸。符合项目要求后，参与拼装。根据斗轮体的结构特点，综合考虑焊接的先后顺序。首先将组件1 锥体放置在仿形锥体胎架上（组件1 制作胎架），划出十字中心线、组件4 圆形箱体的位置安装线，并做好标记。根据图纸要求尺寸和标记线，以十字中心线为基准，安装组件4 圆形箱体，并调整同心度，合格后焊组件4 圆形箱体与组件1 锥体之间的焊缝，此圈焊缝需要对称施焊，翻身后同类焊缝类似焊接。施焊时，注意构件的尺寸变化，适当控制焊接变形，保证焊后各项尺寸符合要求。然后，复测圆形箱体的中心变化情况，微调轴套与中心的相对位置，调整垂直度合格，固定牢固后施焊。以上3 个组件安装焊接合格后，复测各项关键尺寸，然后划出组件3 上锥体的安装位置线和检验线，将其安装到位，并调整要求尺寸后进行施焊。最后根据要求对焊缝进行无损检测，各项要求合格后，方可进入下步工序。见图7。通过以上方案的实施，加上现场制作工人的熟练操作技术，斗轮体的制作和后期的机加工比较顺利，各项尺寸均满足要求。发往用户现场安装过程中，斗轮体与各构件都能有效地进行装配，并且运转良好。见图8。图7 斗轮体拼装成型示意图图8 斗轮体现场安装示意图3 结论本文所述斗轮体结构设计复杂、精度要求高、装配关系复杂。本次顺利制作，节省了制作周期，为后续类似项目奠定了技术基础，同时可为后续取料机项目的设计大型化、制造标准化提供了实践数据。项目现场的顺利总装得到淡水河谷用户的高度认可。参考文献[1] 美国焊接协会.AWS D1.1/D1.1M 美国钢结构焊接规范[M].成都：西安交通大学出版社，2008.[2] 付荣柏. 起重机钢结构制作工艺[M]. 北京：中国铁道出版社，1991.举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章2021年初雪，北京号带您看最美的北京城杰毅生物完成近2亿元B轮融资，创新技术引领感染精准诊疗新时代贷款资金未按规定支付管理 江西上高农村商业银行被罚20万2021牛年央视春晚将无观众彩排

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