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[摘 要]天车主梁拱度是多功能机组一个重要的技术条件，主梁拱度值的大小直接影响到副小车的运行效果。根据近几年的工作经验，对主梁拱度预制技术进行了改进。本文重点介绍了主梁在制造中分别在主梁腹板拱度的预制、组装、焊接、主梁拱度的火焰矫正几方面进行阐述，确保主梁拱度达到技术条件。
[关键词]主梁 ； 拱度 ； 焊接； 修复
中图分类号：TF803.27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0381-01
前言
我公司为制铝行业生产制造的多功能天车，从上个世纪80年代的试制，到目前的大批量生产、制造，已经形成了完整的产业模式。由于产量的翻倍增长，原有的生产条件和技术已经不能满足现阶段的生产，因此技术工藝需要不断的改进和提高。多功能机组的主要部件是天车主梁，其跨度在19.5～38.5m，而天车主梁的一个重要的技术条件就是主梁的拱度，拱度值的大小和拱度曲线的形状（二次抛物线的连续性）将直接影响多功能天车的使用性能。
1 主梁拱度的特性与技术条件
天车主梁结构是重要的受力构件，它除了必须具有足够的强度、刚度和稳定性之外，还应保证具有一定的外形几何尺寸，以满足天车使用性能的要求。 根据《通用桥式起重机技术条件》（JB1036-82）规定，天车主梁在空载时，主梁应具有上拱度为：
（1）
可见天车主梁的上拱度只与桥架的跨度Lq值有关，所以当天车主梁的长度一定时，其拱度值也就确定了， 由于天车主梁结构是一个弹性体，当起重小车负荷运行时会引起主梁的弹性变形。当主梁拱度过大时，将引起小车空载或轻载运行时爬坡或下滑；当主梁拱度不足时，将引起小车负载运行时阻力增大，爬坡或下滑。而拱度曲线的形状不连续时，也会引起小车运行时不稳定。所以如何保证主梁拱度和拱度曲线的形状连续是天车主梁制造的关键。
2 主梁拱度制作
2.1 主梁拱度的预制
为了使天车主梁在制造完成后拱度达到，需要对主梁腹板预制拱度。腹板预制拱度按式2计算：
（2）
2.2主梁的组装
2.2.1为了保证天车主梁在制造完成后拱度达到，主梁的组装是重要的环节。在总结多年的制造经验的基础上，主梁的组装采取倒装工艺。首先，将上盖板平放在平台上，以上盖板为基础，组装大小隔板和顶部拉筋；组装两块腹板成π型梁，在组装腹板前要认真检查两块腹板的拱度曲线，消除切割下料的误差，保证两块腹板各点的拱度值及拱度曲线一致；将主梁内部的其余各件组装；将下盖板与腹板组装，组成箱形梁。
2.2.2 主梁的焊接
主梁组成箱形梁后，其主要焊缝就是四条腰缝的焊接，其焊接顺序将直接影响主梁的拱度。
（1） 正装焊接顺序：当主梁腹板预制拱度f0=（1.2～1.8） Lq时，亦即主梁腹板预制拱度较小时，是利用焊接变形来增大主梁拱度。在组成箱形梁后，将主梁正放在平台上，在下盖板加垫垫好，焊接1、2焊缝，然后将主梁翻转，焊接3、4焊缝见图2。这样的焊接顺序在主梁焊接过程中容易检测和掌握主梁的拱度的变化，但由于多一次主梁的翻转，影响生产进度，
（2） 倒装焊接顺序：当主梁腹板预制拱度f0=（1.8～2.5） Lq时，亦即主梁腹板预制拱度较大时，是利用焊接变形来减小主梁拱度。在组成箱形梁后，主梁在平台上不翻转，直接焊接3、4焊缝，然后将主梁翻转，焊接1、2焊缝，。这样的焊接顺序是依靠主梁的制造经验，由于少一次主梁的翻转，能缩短生产周期。目前，我公司的天车主梁的焊接均采取这种焊接顺序。既保证了天车主梁的技术条件，也大大地提高了生产率。四条腰缝的焊接都是采用CO2或混合气体保护焊，由两名电焊工分别在主梁的两侧同时同向焊接，以防止和减小主梁的扭曲变形。
2.2.3 主梁拱度及变形的修复
在生产制造过程中，尽管采取了合理的组装工艺和焊接顺序，但由于焊接热输入的不均衡、切割下料及组装时的误差等因素，使主梁的拱度、腹板的波浪变形等技术参数超差，往往在主梁组焊后，还要进行修复[1]。主梁结构变形的修复，通常都是采用火焰矫正， 但这种火焰矫正方法可能会带来金属结构内部残余应力的增大、金属组织的脆化以及结构的变形，所以采取火焰矫正时应按以下原则：
（1） 严禁在结构的同一部位反复多次加热矫正。因为某一部位在一次加热冷却后，会存在一定的拉应力，当再次重复加热时其变形量必然很小，其矫正效果不大，重复加热还可能引起加热部位金相组织的变化或屈服强度的降低。 （2） 对于重要部位，火焰加热后不允许采用浇水快速冷却，以免造成材料变脆及金相组织的变化。（3）300～500℃为低碳钢的蓝脆温度，因此要绝对避免在此温度范围内进行锤击，以免产生裂纹。对于碳钢和16Mn火焰矫正温度在700～800℃为最适宜。（4）天车主梁结构是受力部件，加热部位的选择应尽量避免在其最危险的截面，如主梁的跨度中间部位以及焊缝附近。
3 主梁及其腹板焊后矫正
3.1 主梁上拱度的矫正
主梁上拱度的矫正，是在主梁的下盖板上进行几处带状加热，同时相应部位的腹板上进行三角形加热。加热区的数量及部位要根据主梁的拱度的大小来确定。若主梁的拱度整体均匀不够，选择加热区部位要从主梁中心两端对称分布；若主梁局部的拱度不够时，则要在局部凹陷处多布置几点加热区，或加大该区的加热面积。一般来说，加热区越靠近主梁跨度中心，则获得的矫正效果越明显；而远离主梁跨度中心则获得的矫正效果较差，当靠近端梁则失去矫正主梁拱度的作用。
下盖板加热完后，将焊咀移动到两侧腹板进行三角形加热。因为腹板比下盖板薄，所以焊咀在腹板上移动的速度要比下盖板快，火焰的大小和移动速度要得当，以避免腹板产生凹陷[2-3]。
3.2 主梁腹板波浪变形的矫正
矫正主梁腹板的波浪变形时，可能将引起主梁水平弯曲，（当主梁组焊后有轻微的水平弯曲时可以不单独矫正，而在矫正腹板的波浪变形时一起矫正）应首先矫正凸峰，在凸峰完全矫正后，凹陷的地方也可能大大的减轻。
对于凸峰波浪变形的矫正，可以采用圆点加热配合锤击，一般情况下，圆点加热区域的直径在60～100mm。当加热到700～800℃时，立即用平锤进行锤击，要先锤击加热区的边缘，然后再锤击中间，将凸峰锤击至带凸起时就应停止，因冷却后钢板还要收缩。
凸峰矫正后，凹陷区域也会相应地减少。凹陷区的矫正可以用拉具进行拉伸，也可以在凹陷区焊接一块带圆孔的钢板，用撬杠撬起凹陷区，同时还要配合火焰加热，加热的目的不仅是使拉伸凹陷区容易，而且也使凹陷区拉出后不至于再回弹凹陷。
4 结束语
在多年的天车主梁制造过程中，不断的改进工艺方法，总结出一套完整的制造天车主梁的技术工艺。生产实践证明，对于天车主梁的生产，确定合理的组装、焊接顺序和科学的火焰矫正工艺，不仅能保证天车主梁的各项技术条件及使用性能，而且可以缩短制造周期，提高生产效率，可以满足大批量的天车制造项目。
参考文献
[1] 太原重型机械学院主编.徐克晋.金属结构[M].机械工业出版社， 1979.
[2] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（3）—焊接结构[M]. 机械工业出版社. 2001.
[关键词]主梁 ； 拱度 ； 焊接； 修复
中图分类号：TF803.27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0381-01
前言
我公司为制铝行业生产制造的多功能天车，从上个世纪80年代的试制，到目前的大批量生产、制造，已经形成了完整的产业模式。由于产量的翻倍增长，原有的生产条件和技术已经不能满足现阶段的生产，因此技术工藝需要不断的改进和提高。多功能机组的主要部件是天车主梁，其跨度在19.5～38.5m，而天车主梁的一个重要的技术条件就是主梁的拱度，拱度值的大小和拱度曲线的形状（二次抛物线的连续性）将直接影响多功能天车的使用性能。
1 主梁拱度的特性与技术条件
天车主梁结构是重要的受力构件，它除了必须具有足够的强度、刚度和稳定性之外，还应保证具有一定的外形几何尺寸，以满足天车使用性能的要求。 根据《通用桥式起重机技术条件》（JB1036-82）规定，天车主梁在空载时，主梁应具有上拱度为：
（1）
可见天车主梁的上拱度只与桥架的跨度Lq值有关，所以当天车主梁的长度一定时，其拱度值也就确定了， 由于天车主梁结构是一个弹性体，当起重小车负荷运行时会引起主梁的弹性变形。当主梁拱度过大时，将引起小车空载或轻载运行时爬坡或下滑；当主梁拱度不足时，将引起小车负载运行时阻力增大，爬坡或下滑。而拱度曲线的形状不连续时，也会引起小车运行时不稳定。所以如何保证主梁拱度和拱度曲线的形状连续是天车主梁制造的关键。
2 主梁拱度制作
2.1 主梁拱度的预制
为了使天车主梁在制造完成后拱度达到，需要对主梁腹板预制拱度。腹板预制拱度按式2计算：
（2）
2.2主梁的组装
2.2.1为了保证天车主梁在制造完成后拱度达到，主梁的组装是重要的环节。在总结多年的制造经验的基础上，主梁的组装采取倒装工艺。首先，将上盖板平放在平台上，以上盖板为基础，组装大小隔板和顶部拉筋；组装两块腹板成π型梁，在组装腹板前要认真检查两块腹板的拱度曲线，消除切割下料的误差，保证两块腹板各点的拱度值及拱度曲线一致；将主梁内部的其余各件组装；将下盖板与腹板组装，组成箱形梁。
2.2.2 主梁的焊接
主梁组成箱形梁后，其主要焊缝就是四条腰缝的焊接，其焊接顺序将直接影响主梁的拱度。
（1） 正装焊接顺序：当主梁腹板预制拱度f0=（1.2～1.8） Lq时，亦即主梁腹板预制拱度较小时，是利用焊接变形来增大主梁拱度。在组成箱形梁后，将主梁正放在平台上，在下盖板加垫垫好，焊接1、2焊缝，然后将主梁翻转，焊接3、4焊缝见图2。这样的焊接顺序在主梁焊接过程中容易检测和掌握主梁的拱度的变化，但由于多一次主梁的翻转，影响生产进度，
（2） 倒装焊接顺序：当主梁腹板预制拱度f0=（1.8～2.5） Lq时，亦即主梁腹板预制拱度较大时，是利用焊接变形来减小主梁拱度。在组成箱形梁后，主梁在平台上不翻转，直接焊接3、4焊缝，然后将主梁翻转，焊接1、2焊缝，。这样的焊接顺序是依靠主梁的制造经验，由于少一次主梁的翻转，能缩短生产周期。目前，我公司的天车主梁的焊接均采取这种焊接顺序。既保证了天车主梁的技术条件，也大大地提高了生产率。四条腰缝的焊接都是采用CO2或混合气体保护焊，由两名电焊工分别在主梁的两侧同时同向焊接，以防止和减小主梁的扭曲变形。
2.2.3 主梁拱度及变形的修复
在生产制造过程中，尽管采取了合理的组装工艺和焊接顺序，但由于焊接热输入的不均衡、切割下料及组装时的误差等因素，使主梁的拱度、腹板的波浪变形等技术参数超差，往往在主梁组焊后，还要进行修复[1]。主梁结构变形的修复，通常都是采用火焰矫正， 但这种火焰矫正方法可能会带来金属结构内部残余应力的增大、金属组织的脆化以及结构的变形，所以采取火焰矫正时应按以下原则：
（1） 严禁在结构的同一部位反复多次加热矫正。因为某一部位在一次加热冷却后，会存在一定的拉应力，当再次重复加热时其变形量必然很小，其矫正效果不大，重复加热还可能引起加热部位金相组织的变化或屈服强度的降低。 （2） 对于重要部位，火焰加热后不允许采用浇水快速冷却，以免造成材料变脆及金相组织的变化。（3）300～500℃为低碳钢的蓝脆温度，因此要绝对避免在此温度范围内进行锤击，以免产生裂纹。对于碳钢和16Mn火焰矫正温度在700～800℃为最适宜。（4）天车主梁结构是受力部件，加热部位的选择应尽量避免在其最危险的截面，如主梁的跨度中间部位以及焊缝附近。
3 主梁及其腹板焊后矫正
3.1 主梁上拱度的矫正
主梁上拱度的矫正，是在主梁的下盖板上进行几处带状加热，同时相应部位的腹板上进行三角形加热。加热区的数量及部位要根据主梁的拱度的大小来确定。若主梁的拱度整体均匀不够，选择加热区部位要从主梁中心两端对称分布；若主梁局部的拱度不够时，则要在局部凹陷处多布置几点加热区，或加大该区的加热面积。一般来说，加热区越靠近主梁跨度中心，则获得的矫正效果越明显；而远离主梁跨度中心则获得的矫正效果较差，当靠近端梁则失去矫正主梁拱度的作用。
下盖板加热完后，将焊咀移动到两侧腹板进行三角形加热。因为腹板比下盖板薄，所以焊咀在腹板上移动的速度要比下盖板快，火焰的大小和移动速度要得当，以避免腹板产生凹陷[2-3]。
3.2 主梁腹板波浪变形的矫正
矫正主梁腹板的波浪变形时，可能将引起主梁水平弯曲，（当主梁组焊后有轻微的水平弯曲时可以不单独矫正，而在矫正腹板的波浪变形时一起矫正）应首先矫正凸峰，在凸峰完全矫正后，凹陷的地方也可能大大的减轻。
对于凸峰波浪变形的矫正，可以采用圆点加热配合锤击，一般情况下，圆点加热区域的直径在60～100mm。当加热到700～800℃时，立即用平锤进行锤击，要先锤击加热区的边缘，然后再锤击中间，将凸峰锤击至带凸起时就应停止，因冷却后钢板还要收缩。
凸峰矫正后，凹陷区域也会相应地减少。凹陷区的矫正可以用拉具进行拉伸，也可以在凹陷区焊接一块带圆孔的钢板，用撬杠撬起凹陷区，同时还要配合火焰加热，加热的目的不仅是使拉伸凹陷区容易，而且也使凹陷区拉出后不至于再回弹凹陷。
4 结束语
在多年的天车主梁制造过程中，不断的改进工艺方法，总结出一套完整的制造天车主梁的技术工艺。生产实践证明，对于天车主梁的生产，确定合理的组装、焊接顺序和科学的火焰矫正工艺，不仅能保证天车主梁的各项技术条件及使用性能，而且可以缩短制造周期，提高生产效率，可以满足大批量的天车制造项目。
参考文献
[1] 太原重型机械学院主编.徐克晋.金属结构[M].机械工业出版社， 1979.
[2] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（3）—焊接结构[M]. 机械工业出版社. 2001.