高明丽 任海涛 马文博
河南矿山起重机有限公司 长垣 453400
摘要：用于电动单梁起重机主梁制造的U型槽是该类起重机主梁的重要组成部分。传统的生产方法是分段压制成型、焊接组合加长。但这种方法存在很多缺陷，对起重机造成影响。质量、起重机批量生产的限制等。针对传统方法存在的问题，设计并采用连续滚压成型工艺技术生产电动单梁U型槽，消除了组合加长焊接U型槽的加工；通过定量分析，U型槽是连续滚压成型的。该工艺有很多优点。
关键词：U型槽制造；连续轧制工艺；结果分析
CLC 分类号：TG335.4 文件识别代码：A 文章编号：1001-0785 (2020) 12-0060-04
0 简介
LD电动单梁主梁是该类起重机最重要的承载部件，也是电动葫芦小车的运行轨道。因此，电动单梁主梁的质量直接影响起重机的安全使用。其中，制造工艺方法是决定产品质量的关键因素。
传统的主梁制造工艺是：将主梁U型槽车削口向上放置在工装模具上，校直、找平、缓冲上弧度；按图纸要求安装并焊接隔板，焊接工字钢，焊接侧面。板、焊接斜板、焊接挂板等完成主梁制作。长期以来，电动单梁起重机主梁U型槽的制造工艺一直是采用液压设备分段压制U型槽。工艺设备如图1所示。这种制造方法受到钢板宽度和液压工作的限制。由于平台宽度的限制钢结构u型槽，U型槽每段长度一般为1500mm。需要将多节U型槽式短节组合焊接成满足起重机跨度要求的长U型槽，如图2所示。按照这种传统工艺方法生产的单梁主梁存在诸多问题，如：由于焊接应力集中，主梁受载后容易产生挠曲变形，主梁U型坡口焊缝容易产生疲劳破坏，主梁容易出现侧弯。对提升机、小车的运行影响很大，还存在原材料浪费、生产效率低的问题。为了解决上述问题，专门开发了一种新型电动单梁起重机主梁U型槽连续滚压工艺技术（以下简称连续滚压工艺）。采用连续轧制工艺取得了创新成功。其工艺设备如图3所示。传统工艺和连轧工艺生产的U型坡口如图2和图4所示。与传统工艺相比，连轧工艺生产的实际主梁没有横向焊缝，如图5和图5所示。 6.
图1 传统短节切槽工艺设备
图2 传统工艺形成的短节U型槽
图3 无缝U型坡口滚压工艺设备
图4 连续滚压工艺形成的无缝U型槽
图5 传统工艺生产的实际主梁
图6 连轧工艺生产的实际主梁
1 U型槽连续轧制工艺原理
电动单梁起重机主梁U型槽连续滚压工艺技术改变了传统的上下垂直挤压成形方法（见图7a）。 U 形凹槽水平延伸成连续锥形的滚压成型输出。成形工艺原理示意图如图7b所示，主要包括以下工序：
1）首先根据产品U型槽周长并考虑轧制伸长率，定制U型槽周长尺寸所需宽度的板卷；
2）将钢板卷安装在轧制开卷机上，启动设备，送料机构将卷头拉伸送至矫平部。卷材经过拉伸后，会在平整区被压扁，然后转移到逐渐成型轧制区的轧制区。卷成形状。滚压后，U型槽继续向前输送至定型区。通过整形区整形，进一步提高U型槽工件的精度，满足设计要求；
3）U型槽的定长剪切。由于辊磨机连续工作，理论上钢板的长度足够长，工作场地也足够长。 U型槽的长度可以不受限制地延长。生产中只需根据起重机的跨度来确定即可。需要剪切来破坏U形槽。实际生产中，跨度参数需要根据合同要求进行编程。通过设定所需的U型槽长度，滚压到一定长度后自动切割，直接制造出合格的U型槽工件。
目前，根据市场需要和运输长度限制，跨度31m及以下电动单梁起重机主梁U型槽可连续成型，无需对接。
1. U型槽 2. U型槽压制 3. 液压机 4. 液压机机架
(a) U型槽传统压制工艺示意图
1.钢卷 2.钢板轧制区 3.成型区 4.定型区 5.U型槽
(b) U型槽滚压成型连续滚压工艺示意图
图7 成形工艺原理示意图
2 工艺对比分析
2.1 耗材比较
以LD5t-22.5m跨度电动单梁主梁U型槽为例，对两种工艺方法制造的产品进行了对比分析。 U型槽材料为Q235B，截面尺寸为-6×452×575 mm，跨度为22.5m的主梁所需U型槽长度为222 20 mm。
1）钢板原材料浪费对比分析
可采用连续轧制工艺直接制造截面，避免钢材原材料的浪费；传统工艺生产U型槽必须分段生产，每段长1500mm，加起来长度22220mm需要14.813段，所以要制造5t主梁、跨度22.5m的U型槽，需要用15个1500mm的短节焊接在一起。其中，多余的U槽长度为280毫米。此段原料为废料。因此，废料的当量质量为1570.26×0.006×0.28×7.85=20.71千克。可以看出，与传统方法相比，连续辊压成型工艺可节省钢板原材料20.71公斤。
2）U型坡口组合焊条原材料消耗对比分析。采用传统分段组合焊，需要焊接的U型焊缝有14处。焊缝高度为5毫米，焊缝宽度为10毫米。 14条焊缝所需的焊条质量为15×2×1570.26×0.005×0.01×7.85=18.94公斤。采用连续轧制工艺生产。坡口无对接接口，不需要消耗焊条。
2.2 制造工时对比分析
如果采用传统的分段压力坡口组合焊接成型工艺，则需要15道短断面U型坡口组合焊接成型工艺。根据现场计时检查，需要完成以下工序时间：
1）装料-槽式压制-槽式卸料每段耗时5分钟钢结构u型槽，15段总时间为75分钟；
2）将短节U型槽放置到工装轮胎上每节需要5分钟，15节总时间为75分钟；
3）每个接口的对位点焊单个接口需要5分钟，14个接口总共需要70分钟；
4）U型坡口焊接每米需1分钟，14个接口总焊接时间为44分钟；
5）平均每个接口需要8根焊条，更换一根焊条需要0.5分钟。 14个接口总时间为56分钟；
6）每个接口调整焊接位置和翻转工件平均需要5分钟，14个接口总时间为70分钟；
7）每个接口清理焊渣和镀层需要1分钟，14个接口总共需要14分钟。
不考虑U型槽焊后整形时间，采用传统分段压制成型然后组装，所需工艺时间为404分钟；采用连续滚压成型工艺制造相同规格的U型槽，直接使用设备制造。时间为2.222分钟；
与传统工艺相比，连续轧制工艺可节省时间401.778分钟；
2.3 工件强度和质量影响对比分析
1）不同工艺对U型槽构件疲劳强度的影响分析。 U型槽采用传统工艺分段压制成型，然后焊接组合成型。界面为U型连续焊缝，焊件焊接应力集中。等级为K4，U型槽构件工作级别为E4，拉、压疲劳许用应力基本值为[1]：
[σ-1]L=62.2 MPa
U型槽采用连续滚压成型工艺制造。 U型坡口中间无焊缝。拉压疲劳许用应力的基本值为[1]：
[σ-1]X=182.1 MPa
对比两种情况下的疲劳强度基本许用应力值可以看出，在相同条件下，连轧工艺制造的工件强度明显高于旧工艺制造的工件。
2）脆性破坏因素分析
如图5所示，采用传统工艺分段压制U型槽，然后组合成长成品U型槽的电动单梁主梁，纵横交叉焊缝较多，且焊缝收敛。 ，这是高度的应力集中。现象，工件发生脆性破坏的风险最大，脆性应力影响评价系数
ZA=σG/0.3σS+1
表明结构材料因焊接而严重脆化。电动单梁主梁采用连续滚压成型的U型槽制成。该主梁无U型对接焊缝，主要有4条纵向焊缝，如图6所示。部件焊缝等级应为I类焊缝，本例为脆性应力影响评价系数
ZA=σG/0.3σS-1
表明结构件发生脆性破坏的可能性较低。
可以看出，连轧工艺制造的主梁强度明显高于传统工艺制造的主梁，连轧工艺制造的起重机安全系数显着高于传统工艺制造的起重机。采用传统工艺制造的起重机。
2.4 工人劳动强度影响对比分析
就U型槽生产而言，传统的分段压制工艺很难实现机械化、自动化。板材上料和U型槽卸料均由人工升降完成。制作长22-220mm、跨度22.5m的U型槽，只需一道压制工序。工人需要将15节U型槽板和U型槽分别上下移动15次，槽压工作台的高度一般为800毫米，每个U型槽的重量为110.94公斤。工人需要承受巨大的劳动强度。
采用连续滚压成型工艺。生产过程中，上部钢板卷和下部22-220毫米长的U型槽由起重机吊装。工人无需举升工作，大大减轻了劳动强度。
2.5 工艺对比分析总结
采用连轧工艺制造的产品，表面无对接焊缝，大大减少了生产过程中的相关焊接工作量，显着降低了焊接材料的消耗。同时，焊缝数量减少，焊接应力集中减少，焊接变形显着减小，工件内在质量显着提高。起重机产品的性能和几何尺寸显着提高，同时安全系数也得到提高。
3 结论
采用连续轧制新工艺技术制造电动单梁主梁U型槽，经济效益明显；同时可以显着减轻工人的劳动强度，改善生产环境，提高生产效率；采用连轧工艺进行相关生产制造，可显着提高主梁钢结构的质量，提高起重机的使用安全性和可靠性，保证电动葫芦小车的平稳运行。
参考
[1] GB/T3811—2008起重机设计规范[S]．
[2] JB/T1306—2008 电动单梁起重机[S].
[3]张志文起重机设计手册[M]．北京：铁道出版社，2013。
