桥式起重机焊接工艺与制造工艺(2015课件)

桥式起重机主梁制造工艺与焊接工艺设计报告团队成员：..................................................专业班级：...............指导教师：....................1前言桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。

由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。

在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

本文主要介绍了跨度21m,起重量50t 的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程。

所选用的钢材为Q345。

2桥梁的总体结构主梁为双梁模型，结构简图如下：主梁 主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。

主要技术要求有：主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形，避免承载小车爬坡。

主梁旁变：在制造桥架时，走台侧焊后有拉深残余应力，当运输及使用过程中残余应力释放后，导致两主梁向内旁弯；而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定侧向弯曲，两者叠加会造成大弯曲变形。

腹板波浪变形：受压区07.0δ<，受拉区02.1δ<，规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的。

上盖板水平度250/b c ≤，腹板垂直度250/0h h ≤，b 为盖板宽度，h0为上下盖板之间的高度。

端梁 端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱型结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分下述两类：（1）、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。

（2）、端梁没有垂直载荷，端梁只起联系主梁的作用。

3主梁的尺寸及校核主梁截面图：尺寸：一、箱型主梁截面的主要几何尺寸 起重机的跨度L L=S －b 式中：S=21m ；b=1500mm(无通道)； b=2000mm(有通道)；L=19.5m 中部高度h 101161→=L h 即：1212mm ≤h ≤1950mm h=1300mm端梁连接处高度h 1 h h 5.01==1h 650mm梯形高度C C=(0.1～0.2)L C=2.925m 端梁宽度C0 C0=288.5mmC0=288.5mm 腹板的壁间距b 00.2~5.1601~50100=≥b hL bb0=800mm腹板厚度δ0 m m 60=δδ0=6mm 盖板宽度bmm b b )20(200++=δb=852mm大隔板间距a 大 靠近端梁处a 大｀=h=1300mm 梁中处a 大=1.5h=1950mma 大｀=h=1300mma 大=1.5h=1950mm 小隔板高度h 232h h =h2=433.3mm小隔板间距a 小 靠近端梁处a 小｀=0.5h= 650mm 梁中处a 小=0.5h=650mm a 小｀=0.5h= 650mm a 小=0.5h=650mm 纵向加筋角钢h3h h 25.03=h3=325mm盖板厚1δ 2δ 根据实际情况确定盖板厚1δ 2δ1δ=2δ=10mm主梁的受力分析（1）载荷的计算a) 由活动载荷引起的弯矩和剪力的计算：设小车轮距m b 21=，则m b 121=当活动载荷21P P =，即小车自重和起重载荷作用在一个主梁上的两个车轮的轮压相同，其合力在21b 处，合力t Gq G K P P R II x II 35.3225.622.2221=+=ψ+=+=进行受力分析可知：∑=0F ∑=0BM则LRb x L F A )2(1--=对LRb x L F A )2(1--=进行求导，则L R F A -='\，即A F 为减函数，则有 当10b L x -〈〈时，.5170〈〈x 即，则有 当0=x 时t L R b x L 69.305.1935.32)15.19()2(F Q 1A max=⨯-=--==活对LRx b x L x F A )2(1--=进行求导，则有)22(1\x b L L R F A --='小车自重 2t 2t 桥梁自重11t11t载荷组合II主梁载荷小车载荷起重载荷t G K q II 1.12111.1=⨯= t Gx K II 2.221.1=⨯= t G q II 5.625025.1=⨯=ψ当4b 21-=L x 时，即25.94225.194b 21=-=-=L x ，x F A 取得极大值，所以 m t L Rx b x L ⋅=⨯⨯--=--==95.1415.1925.935.32)125.95.19()2(x F M 1A max 活同理，当L x b L 〈〈-1时，即17.5<x<19.5当x=17.5时，t L R x L 6.615.19235.32).5175.19(2)(Q max =⨯⨯-=-=活m t L Rx x L ⋅=⨯⨯⨯-=-==17.2925.195.1735.32)5.175.19(2)(x F M A max 活b) 由固定荷载引起的弯矩和剪力的计算：均布荷载，如图所示：距支点A 距离为x 的截面上的固定均布载荷引起的剪力和弯矩分别为t G K qL F F q II B A 05.62111.122=⨯==== m N L G K q q II 6205.05.19111.1=⨯==当x=0时 t 05.6qx -F Q A max ==均2qx -x F M 2A =均，对其进行求导，qx -F A \='均M 令0\='均M ，则x=9.75m ，此时均M 取得最大值，即m t ⋅=⨯-⨯==49.29275.90.620575.905.62qx -x F M 22A max 均 通过对剪力图和弯矩图的分析得出垂直方向的最大剪力和弯矩由于活动载荷和均布载荷引起的最大剪力都是在X=0处产生 所以:Q ⊥max =Q 活max + Q 均max =30.69t+6.05t=36.74t由于活动载荷和均布载荷引起的最大弯矩不在同一处产生，所以不能直接加减求得 故：M ⊥max =2(L-x-b 1/2)Rx /L -q.x ^2/2、M ⊥max '=0 x=(2RL-b 1)/(4R+q.L)=8.46m故在x=8.46m 处取得最大弯矩M ⊥max =259.62t ·m计算水平方向的弯矩时，可以认为桥架是一个超静定刚架结构，最大弯矩为)23(24)21(42maxγγl l q l l F M sh sh sh -+-= 其中'233*38yy gJ J K B c l ++=γ可简化计算，令 Q shmax =0.1 Q ⊥max =3.674tM shmax=0.1 M ⊥max =25.962t ·m（2）强度的计算尺寸确定后惯性矩的 计算4233210131300009186.02102128010852210852122128062121)22(2122)2(121m h b b h I x =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=+++=δδδδ442332000030031003525.0)26800(6128026128061852102121]2/)[(2122)2(121m mm b h h b I Y =+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=+++=δδδδ 3301413.0650.0009186.02m m h I W x x === 33008275.0426.0003525.02/m m b I W y y=== 由max max sh M M 和⊥产生的主梁跨中截面的正应力分别为MPa W M x 74.18301413.062.259max ===⊥⊥σ M P aW M y sh sh 374.31008275.0962.25max max ===σ 故水平和垂直弯矩同时作用时，在主梁上下盖中引起最大正应力为MPa sh 114.215374.3174.183max =+=+=⊥σσσ经过查参考资料《优质碳素结构钢》-低碳合金钢的力学性能和对比，取Q345比较合适，则许用应力为：Mpa Mpa s114.2152305.13455.1][=>===σσσ故选用Q345钢，强度符合要求。

桥式起重机主梁焊接工艺1主梁的生产工艺流程2主梁零件的制作(1)备料工艺焊接生产备料过程有很多生产工序，焊接生产备料指从原材料入厂至零件加工制作的工艺(工序)过程。

其中以焊接生产材料入厂检验、材料预处理、放样与展开、热切割技术、弯曲与成形、剪切与冲压等工艺最为重要，是焊接生产备料工艺的核心内容。

(2)备料工艺卡表1主梁备料工艺卡部件名称：主梁工艺员:（3）大型零件的拼接（盖板，腹板）2焊接规范主梁的上下盖板和腹板拼接的对接焊缝均采用（ 轮或碳弧气刨清根。

（2）焊接工艺参数：（自己根据板厚确定层数）表2焊接工艺参数焊接层数焊接方法焊接设备 型号（自 己选）焊丝型号电流（A ） 电压（V ） 焊接速度mmK s 气体流量L / min打底层其余层）坡口，自己定坡口，用砂要求：1画岀拼接示意图，例如推荐参数参考表2 (根据自己确定的方法从表2选)表2焊接材料及焊接规范参数3主梁的装焊工艺(1) 主梁的结构分析主梁上包括了上拱的起始点、跨距、跨距中心、轮架支承等桥架的基准点线。

而桥架的技术参数，如桥架的水平度、对角线、主梁的上拱度、旁弯、大车轨距、小车轨距、轨道的偏心度、直线度以及同一断面差等都是以主梁头部的轮架中心为基准的。

桥架总装是以主梁头部为基准面划出基准点线，找正配装端梁来完成的。

单根主梁制造时，从预制上拱到最后的交验，也全部是以主梁头部为基准的。

因此，主梁结构的焊接是起重机制造过程的一个重要环节。

如图1所示，主梁由上、下盖板1和2、腹板3、长短筋板4和5组成,长短筋板的作用是为了提高腹板的稳定性，并作为起重机小车行走轨道的支承。

长筋板的下端与下盖板之间留有一定的间隙曲。

(5 mm),以便主梁工作时能自由地向下弯图1主梁结构1・下盖板2.上盖板3.腹板4.短筋板5.长筋板注意：参考图1时，各自画各自的跨度(2) 主梁制造的主要技术条件⑴保证桥架跨中上拱度F二(0.9/1 000-1・4/1 000) S且最大上拱度应控制在跨中S/10的范围内，要求单个主梁装配焊接后尚未与端梁、走台、栏杆等部件组装前应具有的上拱度(称为单梁上拱度)F1>F (F为桥架上拱度、F1为单梁上拱度、S为主梁跨度)。

桥式起重机主梁的焊接工艺设计一架桥式起重机的制造任务为单梁龙门吊，跨距22m，起吊质量为5t。

在不具备大型吊装设备的情况下，采用边装配边组焊的装焊顺序，有效控制焊接变形，解决了箱形主梁难以翻转的问题，成功完成了箱形主梁的焊接，保证了技术要求。

箱形主梁全长36m，外形尺寸：36000mm~l25mm~l500mm．由Q235钢板焊接而成。

主梁的腹板及翼板的对接焊缝是I类焊缝，主梁与腹板的组合焊缝是Ⅱ类焊缝；梁的上拱度为22mm,旁弯≤8mm，扭曲≤3mm。

1 分析箱形主梁的焊缝质量和尺寸精度要求高．截面尺寸大、刚性大。

在焊接过程中，由于受现场起重条件的限制，无法对箱形主梁反复翻转，只能利用合理的装配及焊接顺序进行变形控制。

焊后一旦发生变形则无法矫正，因此，箱形主梁的制造关键就是如何在制造过程中控制好焊接变形。

桥式起重机的主梁要求在垂直平面内必须有一定的上拱度．以抵消起重时梁的下挠度。

上拱数值为L／1000，即22itlm。

因此，在制造过程中，采用预制腹板上拱变形的方法来保证主梁的上拱度。

2 制造工艺及措施2.1焊接人员参加焊接的焊工应具备相应的操作资格．除此之外．还应配备专门的焊接技术人员进行现场指导、焊接检验人员进行全程跟踪检查。

2.2焊接材料焊条使用前必须严格按使用说明书的规定进行烘干。

然后放在保温筒内，随用随取。

焊条烘干后在保温筒内存放超过4h应重新烘干．烘干次数不得超过2次。

2.3下料采用自动火焰切割方法下料。

(a)盖板下料将上、下盖板矫平后。

在对接长度方向上放400mm的工艺余量。

(b)腹板下料腹板矫平后，首先在长度方向拼接，然后左右两侧腹板对称气割．以防主梁两侧腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲变形。

为使主梁有规定的上拱度，在腹板下料时必须有相应的上拱度，且上拱度应大于主梁的上拱度。

腹板下料时，需放1．5L／1000，即33mm的余量，并且在离中心2ITI处不得有接头，为避免焊缝集中，上、下盖板与腹板的接头应错开，距离不小于200mm。

典型焊接结构的生产工艺一、桥式起重机箱型桥架的生产工艺起重机是用于对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械没备。

其结构形式较多，常见的有桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、悬挂起重机和汽车起重机等。

其中又以桥式起重机应用最广，焊接结构制造最为典型。

下面着重介绍这类起重机主梁及端梁的生产工艺。

（一）桥式起重机桥架的组成和结构形式桥式起重机桥架是由金属型材作基本材料，用焊接或螺栓等方法连接成能承受载荷的结构物。

桥架是桥式起重机中较为重要的承载结构，由主梁、栏杆、端梁、走台、轨道及操作室等部分组成，如图5-31所示.1-主梁； 2 –栏杆； 3-端量；4- 走台； 5 一轨道； 6 一操作室常用箱型梁桥架主要有以下几种结构形式。

1 ．普通箱型梁桥架这是桥架的一种典型结构。

由两个主梁和两个端梁组成，两侧有单层或双层走台，轨道放在箱型梁的中心线上，故又称为中轨箱型梁桥架，如图 5 一 32 ( a ）所示。

其轨道上的小车载荷依靠主梁上翼板和加劲板来传递，因此，桥架承载能力受到限制。

特别是在高速运行时，桥架水平刚性较差。

但该种结构工艺性好，主梁和端梁等部件均可采用自动焊接，生产效率较高。

2 ．箱型单主梁桥架由一根宽翼缘偏轨箱型主梁与端梁不在对称中心连接，以增大桥架的抗倾翻能力，小车偏跨在主梁一侧使主梁受偏心载荷，最大轮压作用在主腹板顶面轨道上，主梁上要设置一到两根支承小车滚轮的轨道，如图 5 一 32 （B）所示。

该结构主要用于起重量大、跨度较大的门式起重机。

3 ．偏轨箱型梁桥架该桥架的主梁和端梁的连接与普通箱型梁类似，即由两根偏轨箱型梁和两根端梁构成，如图 5 一 33 ( A）所示。

小车轨道设在主梁腹板顶上，载荷直接作用在主腹板上。

主梁多为宽主梁形式，依靠主梁来增加桥架的水平刚度。

同时利用主梁腹腔及上翼缘板作为上下走台，可省去桥架辅助结构。

这种桥架结构多用于大重量的起重机、冶金起重机等。

4．半偏轨箱型梁桥架与1和3两种桥架结构类似，只是将轨道放置在梁中心线与主腹板之间，轨道距梁的中心线约为1/4梁宽．如图5-33 (B）所示。

桥式起重机结构件制造工艺规程一、材料预处理1、原材料装卸货与转移时必须采用专用吊具:配备吊梁的专用吊卡、夹鉗、板钩或磁铁。

在任何情况下都禁止钢丝绳直接接触钢板进行吊运。

原材料水平或垂直码(堆)放时必须垫实靠牢,使其处于不受力的自然状态。

暂缓不用的原材料须采取有效的防护措施,远离热源与潮湿处搁置,并用明显记号标明材质与规格型号。

2、所有钢板、重要部位的型材以及氧化锈蚀较重的型材须进行双面抛丸、喷沙或喷丸处理,使其金属表面呈均匀的近白色。

表面处理完毕后立即喷刷薄层(干燥时间不得超过4min)的硅酸锌防锈底漆。

禁止使用在气割与焊接过程中会释放出对人体有害气体的防锈油漆。

3、小吨位起重机主梁用钢板优先选用卷板,卷板在开卷矫平机上矫平。

4、钢板厚度δ≤14mm、1m波浪度＞3mm与厚度δ＞14mm、1m波浪度＞2mm的板材必须进行矫正整形处理。

整形方法为:机床整形或人工冷作整形。

人工整形时禁止直接锤击原材料,必须在其上垫δ＞8mm的击打垫板。

不允许火焰整形。

5、型材的初始弯曲程度为:1m直线度＞1mm的必须进行矫直处理。

矫直方法为:型钢矫直机滚压或油压机顶压。

较大规格型材在征得质量负责人同意后允许火焰矫直。

6、润滑与液压油路的钢管进行酸洗处理。

处理后立即在管外壁喷刷防锈底漆,漆后油封二口以防止内壁再次氧化。

有色金属管与橡胶管须经压风吹净其内壁,然后封堵二口待用。

二、原材料下料1、制造负责人须对采购部门提出钢板供应尺寸(主要针对主梁腹板)的要求,以达到科学合理的拼料。

在选择原材料下料时,起重机桥架用材处于最优先地位,以做到主梁、端梁上的钢板拼接焊缝离主梁中心越远越好、焊缝数量越少越好。

2、原材料下料必须有整体下料的概念,主梁、端梁、走台、小车架要统筹考虑,画好经讨论的排料图再行下料。

下料规则为:先下大料再下小料,先大再小先长后短相互套料,使整台行车的材料利用率达到95％以上。

3、厚度δ≤12mm的钢板用剪床进行直线形下料。

桥式起重机主梁焊接工艺及防变形控制方法摘要：本文介绍了桥式起重机主梁的制造工艺以及在焊接过程中防止焊接变形的措施，对箱形主梁焊接工艺的分析等做了详细的叙述。

关键词：桥式起重机，主梁，焊接工艺，焊接变形，箱形梁前言桥式起重机是工业生产中常见的起吊设备之一，它是由起重小车在高架轨道上运行的桥架型起重机，一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。

其桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。

箱形主梁，是起重机最重要的承载构件，其制造品质直接关系到起重机的承载能力。

桥式起重机主梁在制造过程中，容易出现焊接变形，影响生产和装配。

研究其焊接特性及制造工艺，对实现主梁制造的系列化、提高起重机质量、促进产品的技术进步有着积极的作用。

1．主梁结构分析主梁上包括了上拱的起始点、跨距、跨距中心、轮架支承等桥架的基准点线。

而桥架的技术参数，如桥架的水平度、对角线、主梁的上拱度、旁弯、大车轨距、小车轨距、轨道的偏心度、直线度以及同一断面差等都是以主梁头部的轮架中心为基准的。

桥架总装是以主梁头部为基准面划出基准点线，找正配装端梁来完成的。

单根主梁制造时，从预制上拱到最后的交验，也全部是以主梁头部为基准的。

因此，主梁结构的焊接是起重机制造过程的一个重要环节。

1.1桥式起重机及箱形主梁截面4089d4df29198bbc7dd924c862d3d49a4089d4df29198bbc7dd924c862d3d49a1.2材料箱型主梁材质采用Q235-B成分及力学性能须符合《低合金高强度结构钢》的规定。

对于厚度≥4 0mm的钢板,足Z向性能要求，达到Z15焊材的选用：主基本上为Q235-B钢,手工焊接时采用E4316焊条，自动焊时采用H08A焊丝、HJ431焊剂，CO2气体保护焊接时采用ER50-6焊丝。

焊条，焊丝，焊剂和焊接保护气体，所有焊接材料必须符合设计要求及规范要求。

JS01 QD型起重机制造工艺规程编制：审核：批准：第一章双梁桥式起重机概述一、QD双梁桥式起重机概述双梁桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。

所以双梁桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。

二、QD双梁桥式起重机的组成桥式起重机一般由机械、电气和金属结构三大部分组成。

机械部分：分为三个机构即起升机构、小车运行机构和大车运行机构。

起升机构是用来垂直升降物品，小车运行机构是用来带着载荷作横向移动；大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到三维空间里做搬运和装卸货物用。

金属结构部分：由桥架和小车架组成。

电气部分：由电气设备和电气线路组成。

三、QD双梁桥式起重机制作装备工艺概述为使制作工艺更好的指导生产，同时又保证工艺的简要合理，本工艺把桥式起重机的制造工艺简单的划分为以下几个工序。

1、主梁的制作工艺2、端梁的制作装配工艺3、桥架的组合装配工艺：含主梁与端梁的组合装配、行走机构的安装、走台栏杆的组合装配、轨道的安装、布线管的安装等4、小车的制作工艺：含小车架的制作、小车行走及起升机构的安装四、编制依据GB3811--2008《起重机设计规范》GB/T14405-2011《通用桥式起重机》JB/T53442—94《通用桥式起重机产品质量分等》GB6067-2010《起重机安全规程》GB/T985.1-2008《气焊、手工电弧焊及气体保护焊坡口基本形式和尺寸》GB986-88《埋弧焊坡口的基本形式和尺寸》GB10854-89《钢结构焊缝外形尺寸》GB/T12467.1-2009《焊接质量要求》JB/T5000.3-2007《重型机械通用技术条件焊接件》JB/T5000.2-2007《重型机械通用技术条件火焰切割件》五、总体要求1、起重机金属结构制造过程中的冷作、焊接、检测工序，从下料到完工、检测，皆需遵守本《规程》制造生产。