岸边集装箱起重机拉杆应力及承轨梁高低差问题分析

钱旭强 徐建中 钱亮亮 卢玉春0 引言随着3E 级、3E+ 级（超大、超高、超高效率）超大型岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）的出现，岸桥大梁的前后伸距不断加长，前大梁作为岸桥整体结构的重要承载部分，其拉杆应力和承轨梁高低差是否满足设计要求，将影响到岸桥整体结构的稳定性。岸桥大梁在制造时，正确合理地制定制造工艺、测量和调整工艺，是保证岸桥大梁结构总装后尺寸精度的关键。1 技术难点1.1 问题岸桥总装后，通常需要对承轨梁高低差与拉杆应力检测，因此，经常出现部分桥机大梁承轨梁高低差合格，而拉杆应力超差；或拉杆应力合格，承轨梁高低差超差；也会出现两者都不合格的现象。在出现这些偏差的情况时，目前的处理方案是优先保证承轨梁高低差合格，通常在前拉杆中间位置增加工艺偏心套，或采取对大梁联系梁进行校火方式，从而达到调节拉杆应力及承轨梁高低差的目的；再经测量拉杆应力数据并进行分析，若超差量较小一般回用处理。若超差量较大，在无法通过调整拉杆偏心套情况下，将拉板拆下重新划线镗孔后再安装到位，此项工作量不仅大，而且高空作业风险高，对生产节点影响大。1.2 理论计算承轨梁高低差（如图1 所示）按照FEM 标准，要求为不超过轨距的0.15%，最大不超过10 mm；拉杆应力要求，单边前中拉杆应力比一般为7:3 或6:4，允许4%偏差，左右应力偏差允许15%，两项检测为常规检验点。以上两项检测结果的好坏将影响到岸桥整机调试，并将直接关系后续岸桥的使用。以下是左右侧应力偏差计算方法。（左拉力+ 右拉力）/2= 平均值左拉杆偏差： ｜ 左拉力－ 平均值｜ / 平均值×100%= 偏差值右拉杆偏差： ｜ 右拉力－ 平均值｜ / 平均值×100%= 偏差值2 原因分析2.1 制造及划线偏差2.1.1 拉杆划线偏差累计影响目前拉杆划线、镗孔工序均在露天外场进行（如图2 所示），受气温等影响因素较大，以一根20 m 长拉杆为例，温度每升高10°C，结构长度将增加2.2 mm。根据图纸要求，每根拉杆制作长度偏差控制要求为-1 ～ -3mm，即每根允许2 mm 偏差。岸桥前排拉杆为3 根拉杆1 根拉板，共4 个部件，最大累计偏差可达8 mm，还不包括测量偏差。图1 承轨梁高低示意图图2 拉杆外场划线另外, 拉杆在镗孔时发现制作尺寸超差的情况，通常需要先进行火工校正后再重新划线镗孔，这直接影响到拉杆整体精度要求。综合分析以上划线及镗孔偏差，产生累计误差的可能性较大。以65 m 前伸距桥吊为例，理论计算拉杆长度偏差影响：前排拉杆长度与大梁高低差的变化比约为1:2.4，拉杆长1 mm，大梁拉杆连接点下降2.4 mm，即是轨道高低差的变化值。根据以上累计偏差项，当一边拉杆偏差为0，另一边偏差累计超过4 mm 时，小车轨道高低差就会超出规范10 mm 的标准要求。中拉杆变化比为1:1.4，影响相对较小，且中拉杆位置有偏心套可予以调整。前排拉杆无偏心套，出现累计偏差会导致承轨梁高低差超差无法调整，拉杆应力也难以合格的问题。 2.1.2 梯形架制作偏差及扭曲 梯形架制作时，前拉杆连接孔划线存在允许偏差，梯形架安装到上横梁后，存在扭曲合理偏差3~5 mm，即左右侧拉杆连接孔前后距离偏差3~5 mm，如图3所示。图3 梯形架拼总装2.1.3 大梁拉杆孔划线镗孔偏差前大梁拉杆连接孔的划线和镗孔偏差通过数据对比通常约3 mm。2.2 结构应力影响大梁在拼装过程中，由于焊接产生应力，使左右侧大梁拱度差异，拱度受自重影响（如图4 所示），在水平胎架上无法检查发现，大梁拼装时为保证划线尺寸，通常是把大梁强行顶水平，划线尺寸是保证了，但实际应力严重超差。总装后由于拉杆直接连接大梁受力，因而内部应力就传递到拉杆上。图4 大梁拱度变化示意同时大梁制作时，胎架不完全水平，装配及焊接顺序等不尽相同，也是导致应力不均的原因。因此，大梁在制造时需规范制作胎架、装配及焊接等工序要求，严格控制施工部门的操作步骤，才能提高产品质量和制造精度。3 工艺控制方案3.1 对称制作大梁车间制作时，安排左右侧大梁在同规格水平胎架上，对称施工制作，保证装配及焊接顺序、测量等工序一致，从而使大梁的旁弯、拱度及应力变形趋势相对统一。3.2 零位点测力为防止总装后大梁承轨梁高低差及拉杆应力超差，目前制作工艺方面要求所有项目的前大梁在地面进行左右侧箱体拼装时，以铰点、拉杆连接点对应处作为零位点，设置重力传感器检测大梁各点受力情况并进行分析,见表1、图1。测量拉杆孔位置在受力相等时，承轨梁的高低差是否合格，从而来判断前大梁构件的应力趋势是否符合要求。并根据理论计算受力值，对比检测值，对于受力超差的大梁采用校火或局部调整的办法进行处理，使各零位点受力达到或接近理论值，目前后续项目已按工艺要求在划线前进行测力和校火调整。图5 重力传感器测量及零位受力分析示意3.3 前大梁拉杆孔测量前大梁拉杆孔镗孔后测量左右距离至铰点孔尺寸，对前大梁拉杆孔相对铰点的尺寸提出公差要求，最大限度地保证拉杆连接轴孔与铰点左右尺寸公差在同一范围内，减少因左右侧尺寸误差导致应力不合格的现象，如图6 所示。图6 前大梁拉杆耳板测量3.4 拉杆划线和加工加强拉杆制作质量控制工作，避免划线、镗孔前还存在尺寸不合格等情况, 设计制作一批划线专业工装，在专用工位进行划线，利用新式工装进行镗孔，以保证同规格2 根拉杆同时划线和镗孔，最大限度保证左右侧拉杆长度相等。同时将拉杆制作、划线、镗孔工序尽量就近安排在一起，减少由于转运、吊装等环节造成拉杆变形的影响。3.5 梯形架尺寸复核考虑到梯形架管子在拼装焊接完成后，撑管水平可能发生变化，要求划线时分别测量梯形架撑管两侧高低差及梯形架左右侧拉杆耳板开档、偏中数据。此外，由于梯形架拼装和部总装场地不同，通常要进行转运过驳，因此，考虑增加了部总装时关键尺寸复核工序，如图7所示。并增加要求在梯形架整体安装完成后，测量梯形架上部箱体中心与上横梁中心偏差数据，避免梯形架焊接后由于有扭转现象而导致拉杆孔位置产生大的偏差。图7 梯形架主要尺寸复核3.6 大梁对接复测前后大梁部装对接时，拉杆系统安装到位后，复检下图中关键尺寸，如图8 所示。图8 总装后主要尺寸测量4 实施效果通过制作工艺的完善和优化，工艺方案中增加了大梁、梯形架和拉杆在拼装、划线和加工过程中的检测工序，将影响拉杆应力和承轨梁高低差的因素控制在最小范围。目前总装后桥机项目发生拉杆应力和承轨梁高低差的现象明显减少( 见表2)，这也证明了完善后的制作工艺方案是成功的，能有效控制产品质量和尺寸精度，减少高空作业。5 结束语基于实践结果，后续岸桥项目拉杆应力及承轨梁高低差的制作工艺控制方案，可借鉴此经验。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相关文章人民日报头版：山东成为全国首个农业总产值过万亿元省份2020年中欧班列“长安号”开行3720列 多项指标全国第一今天的C位，有点“年”鼓励就地过年，这些地方真的发钱了！羡慕一汽-大众ID.4 CROZZ正式上市 售价区间19.99-27.99万元

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