桥式起重机主梁设计说明书

学校代码： 10128 学 号： 201110412030

课程设计说明书

题 目：课程设计说明书 学生姓名：王志亭

二零一五 年 十二 月

学 院：材料科学与工程 系 别：材料成型及控制工程 专 业：焊接技术与工程 班 级：焊民11 指导教师：牟取晗 讲师

二零一六年一月

内蒙古工业大学课程设计说明书

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。

本书主要介绍了跨度28m,起重量10t的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程，同时对车间的布置情况作了较为粗略的参考设计。设计过程较为详细地考虑了实际生产与工作中的情况。

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目 录

第一章 箱型梁式桥架结构的构造及尺寸 ................................................................. 1

一、桥架的总体构造............................................................................................. 3 二、主梁的几何尺寸............................................................................................. 4

1、梁的截面选择和验算................................................................................ 4 2、箱形主梁截面的主要几何尺寸................................................................ 5 三、主梁的受力分析............................................................................................. 6

1、载荷计算.................................................................................................... 6 2、强度验算.................................................................................................... 7 3、主梁刚度的验算...................................................................................... 10 4、焊缝的设计和验算.................................................................................. 11

第二章 主梁的制造工艺过程 ................................................................................... 14

一、备料............................................................................................................... 15 二、下料............................................................................... 错误！未定义书签。 三、焊接............................................................................................................... 16 四、检验与修整................................................................... 错误！未定义书签。 第三章 主梁焊接车间设计 ....................................................................................... 24

一、焊接生产的过程及特点............................................................................... 24 二、焊接生产组成部分的确定........................................................................... 26 三、车间平面布置............................................................................................... 26 第四章 焊接工艺卡 ................................................................... 错误！未定义书签。 结束语 ................................................................................................................... 37 参 考 文 献 ............................................................................................................... 38

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第一章 桥式起重机零件表

序号 名称 数量 材料 图号 比例 标准 A0 1:10 备注 第 1 页

第一章 桥式起重机设计说明书

箱型梁式桥架结构的构造及尺寸

第 2 页

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一、桥架的总体构造

箱型梁式桥架结构主要是两根主梁和两根端梁组成。

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0.70，受拉区1.20，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b/250，腹板垂直度h0/200，b为盖板宽度，h0为梁高。 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。

图1-1 桥梁的构造示意图

第 3 页

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二、主梁的几何尺寸

1、梁的截面选择和验算

通常按刚度和强度条件，并使截面积最小（经济条件），满足建筑条件要求（如吊车梁及平台焊接梁最大高度受建筑条件），来确定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、盖板厚度，进行截面几何特征的计算，然后进行验算，经适当调整，直到全部合格。

图1 -2主梁的几何尺寸

第 4 页

计算项目 中部高度h 端梁连接处高度h1 梯形高度c 端梁宽度 腹板的壁间距b0 计算过程及说明 结 果 腹板厚度δ0 盖板宽度b 大隔板间距a 小隔板高度h2 小隔板间距a1 2、箱形主梁截面的主要几何尺寸 11hL28m1.4m 1.4m 2020 h10.5h0.51.4m0.7m 0.7m 11cL28m2.8m 2.8m 1010 2C00.5h10.50.7m0.35m 0.35m b0=467 467mm 06mm 6mm bb02(020)mm4672(620)mm519mm 519mm 靠近端梁处ah01450mm 1450mm 跨中为 a1.5h01.51.45m2.175m 2175mm h01450h2mm483mm 33483mm a10.5h00.51450mm725mm 725m h30.25h00.251450mm362.5mm 362.5mm 查表并根据实际需要确定 纵向加筋角钢h3 28mm 腹板厚 18mm 第 5 页

1 2 计算项目 均布载荷 集中固定载荷 移动载荷F 每个轮子的轮压 F1、F2 小车自重Gx 水平均布载荷qsh 水平集中载荷Fsh 集中载荷G0' 计算过程及说明 结 果 三、主梁的受力分析 参文献（一） 1、载荷计算 参文献（一） 桥梁自重Gq=10t,自重均布载荷q1=Gq/L=35N/cm G1=0.45t 局部重量q2=0.065t/m=6.5N/cm,集中重量为0.75t L1=1.5m 则均布载荷为q=q1+q2=41.5N/cm G2=1.3t 运行机构重量G1，间距L1 L2=2.8m G3=0.6t 司机室重量G2，间距L2 L3=5.9m 电气设备重量G3，间距L3 参文献（一） FQQ0.35101.21015.5t 其中为确15.5 F1F2F/4t3.875t40kN 4 定小车自重的系数，Q=5~100t的小车，=0.35，动力系 数取1.2 Gx= Q=35kN 1qshq4.15N/cm 10 F1F2Fsh8kN 10 由于起重机运行轨道不平造成桥梁和主梁的震动，从而引 起集中的和分布的固定载荷产生动力加载作用，也应估计 在固定载荷中。动力加载作用可按一个冲击系数k来考虑， k取1.1 ' G01.1G01.11.39.814kN 第 6 页

计算项目 均布载荷 '计算过程及说明 q'1.1q1.141.545.65N/cm 2、强度验算 （一）、支座反力Ra包括两部分： 固定集中载荷引起的支座反力 ''q'lG2G0(ll0) RGa 22l 则主梁距左支座x处由固定载荷引起的弯矩为 ''q'lq'x2G2xG0(ll0) 'MGxxG0(xl0) 222l 移动载荷F1、F2引起的支座反力为 lxl(xB)RFaF1F2 ll 移动载荷在x截面的弯矩为 l(xBl)lx MFRFaxF1xF2x ll 由移动载荷和固定载荷共同作用引起距支座x处的截面弯 矩为 ''BGq'lG0l0 M(FG)(F1F2F2l2)x l2l① FF2q'2'(1)xG0l0 l2 dM(FG) 0 解得 将上式对x求导并令 dx ''BGq'lG0l0 F1F2F2l0l2lx F1F2q'2() l22.41445.6528101142.8 8040 28228 38045.65102() 281022 1421cm 结 果 G21.10.759.88.085kN 第 7 页

计算项目 计算过程及说明 2.48.08545.6528*101M(FG)MAX(8040 282 142.88045.651032 )1421()142122828102 2142.810909406.976kNcm 当小车的一个车轮处于左支座上时，主梁截面上最大剪力 为FFQRGa，并且x=0，则 'lBlq'lG2'll0Q(FG)maxF1F2G0 l2l 1282.445.6528108.085283.85 40401428228 155.6kN 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 Fshlqshl2l2lMshmax(1)(3) 4224 8c3B3gJy*' 其中l 23KJy 可简化计算，令 Mshmax0.1M(FG)max909406.976kNcm 尺寸确定后惯性矩的计算 中性轴至梁最外边缘距离 Zh/21400/2mm700mm 惯性矩 1212133Jx(21)h0b12b1(Z)2 1212212 11614503519163251916(7008)2 6 44mm12009cm 惯性矩 将此x值代入①得 第 8 页

结 果 计算项目 计算过程及说明 123JY(21)b3h002h00[(b00)/2]21212 11216519314506321450126655932mm4772621cm4抵抗矩 Wx抵抗矩 Wy 结 果 Jx12009cm317155.7cm3 Z70Jyb/27726213cm29773cm3 51.9/2由M(FG)max和Mshmax产生的主梁跨中截面的正应力分别为 (FG)M(FG)maxWx909407.653MPa 17155.7shmaxMshmax90940.763MPa Wy29773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(FG)shmax53356MPa 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Q235钢比较合适，则许用应力为： []s235156.7Mpa56Mpa 1.51.5主梁截面最大剪应力在腹板中部，max主梁端部截面对x轴的静矩为Q(FG)maxSJxd*20 2(h121)0h21124h21b1(1)40.0816.7 283.0433.43442.872cm2S主梁端部截面对x轴的惯性矩1hJxd[(h121)0b1)(h121)1225383cm432155.6103344319.8MPa[] 故max22538320.6第 9 页

计算项目 计算过程及说明 对于Q235钢，[][]结 果 390.45Mpa，故为安全。 （二）、主梁稳定性的计算 整体稳定性问题 由于h/B01400/467310； l/B028000/4676065，故可以不考虑整体失稳问题。 局部稳定性问题 由于h0/01450/6192170235/s，故应配置横向和纵向加筋。由于160h0/0240，需设置纵向加筋一根，布置在距上盖板276mm处。 3、主梁刚度的验算 图1-3 主梁垂直挠度的计算简图 第 10 页

计算项目 计算过程及说明 结 果 图1-4 主梁水平挠度计算简图 主梁在满载小车轮压下，在跨中产生最大垂直挠度 (F1F2)l3 f48EJx简支梁垂直下挠度的精确计算可按下式进行 F1l3[1(16243)]式中f48EJx'F2'/F1'65.7/71.580.92 则Bl24000.086 l2800071.5828003[10.92(160.086240.0863)]f482.06104120092.5cm[f]L24.4mm[f]800 故符合要求。 4、焊缝的设计和验算 （1）、盖板和腹板的连接角焊缝通常不开坡口，平角焊缝，焊脚K不大于腹板厚，如取K=6mm，则角焊缝计算厚度K0=4.2cm，如为气体保护焊或自动焊K0=（0.8~1）K=0.48~0.6cm.。则剪力Q(FG)max作用下，角焊缝最大剪第 11 页

计算项目 计算过程及说明 应力Q(FG)max结 果 Q(FG)maxS2K0Jxd式中Sb1h11701.651.91.62973cm3 22155.6103297324.43MPa[]'则Q(FG)max 20.42225383(Q235钢焊缝[]'约为160MPa)集中载荷产生的剪应力可用下式计算FF12K0Z402.85MPa[]' 20.4216.722验算折合应力折合QF32.6MPa[]' 大小横加筋在纵加筋以上部分与腹板的焊缝，大小横加筋与上盖板的焊缝，全部采用K=6mm连续角焊缝。 （2）、验算支承加筋与盖板焊缝时，可假定全部集中载荷由加筋与盖板，以及加筋两端各15f与盖板角焊缝传递，则有 235/s长的腹板N500103w56.5MPafjK0l6(270075) (16Mn钢的fj为200MPa)(参文献一） （3）、验算支承加筋与腹板的连接焊缝是假定它承担全部支座反力与集中载荷，并且在焊缝全长上均匀分布 wN500103w92.6MPafj K0l62450 上式中，l只包含了小隔板与腹板的焊缝长度，省略了大隔板与腹板的焊缝长度，安全系数更高 （4）、验算盖板拼接焊缝时，主梁在起吊货物时，受到向下的拉力，从而使上盖板受压而下盖板受拉，故上盖板焊缝不必校核，只需校核下盖板对接焊缝 第 12 页

计算项目 Q切计算过程及说明 500103w41.7MPa[fv]l75016w （16Mn钢对接焊缝抗剪[fv]为185MPa）（参文献一）结 果 第 13 页

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第二章 主梁的制造工艺过程

桥式起重机的制造任务为单梁龙门吊，跨距21mm，起吊质量为50t。由Q235钢板焊接而成。梁的上拱度为28mm旁弯≤14mm。

焊条电弧焊通常采用E4301、E4303酸性焊条；埋弧焊采用焊剂焊丝为F4A2—H08A；气体保护焊焊丝采用ER50—6。

材料验收钢材处理备 料装 配质量检验焊 接修整处理喷漆包装成 品

图2-1 主梁的制造工艺过程

一、材料验收

对主梁制造所用材料查看标签同时取试样在实验室中进行强度与刚度的复检验。再次确定是否符合要求。

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二、钢材处理

钢结构零件进行组装焊接前，应进行型材预处理，清除氧化皮、锈和其它表面污物。板板材还要用平板矫正机矫平，通常规定板厚大于6mm的，用1m平尺测量，波浪度应小于3mm。

三、备料

1、盖板（1=2=22mm）

（1）对已选定的Q235材料上盖板下料加长量按加长量2L/1000=2×19500/1000=39mm，下盖板下料加长量按加长量1L/1000=1×19500/1000=20mm，板宽允许偏差小于2mm，在对接长度方向上放400mm的工艺余量。用自动火焰切割。

（2）切割：选用市场上规格为22mm×1400mm的材料，切成两均等份，对边缘进行精整切割，对于盖板，剪切后出现波浪变形大于3mm/m；水平弯曲，在6m长内弯曲量大于3mm,应采用平板矫正机矫正。

（3）开坡口：板厚为22mm时，采用单Y型坡口，允许用火焰气割，但坡口面应将熔渣等清除干净。

（4）采用CO2焊对板材进行拼接至 ＞22mm（对接前先将各板材点固焊住，或采用夹具固定均可；且可采用压具以防止波浪变形，两端使用引弧，收弧板）。

（5） 预置拱度：fs=L/1000=19500/1000=20mm 以上fs为理论值，实际下料时，fs′=（2~3）fs ，fs′=（39~59）mm

fs x L/2 L 图4 拱度示意图

2、腹板（δ=6mm）

（1）对已选定的Q235腹板下料的加长量按1.5L/1000=1.5×19500/1000=30mm，目的是使主梁有规定的上拱度，在腹板下料时有相应的上拱度，且上拱度应大于主梁的上拱度。（在离中心200mm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。腹板下料后长度误差为10mm。）用火焰切割。

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（2）切割：选用市场上规格为6mm×1800mm的钢板，切去多余的部分，然后对材料进行精整（气割）。用1m平尺复查板材的波浪变形，大于3mm应重新用平板矫正机矫正。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。

（3） 下料拱度：fs=（1/1000~3/1000）L=（20~59）mm 3、大小隔板（δ=6mm）

注意下料时合理组合尺寸，尽量减少板材的消耗。长短肋板下料主梁的长短肋板的宽度尺寸只能小不能大(1mm左右)。长度尺寸可允许有一定的误差(±2mm以内)。肋板的4个角度应为90。，尤其是肋板与上盖板联接处的2个角更应严格保持直角，以使装配后主梁的腹板与上盖板垂直，同时主梁在长度方向上不会发生扭曲变形。按设计尺寸对板材进行数控切割。

四、装配

装配顺序如下图所示：

大隔板上盖板小隔板焊缝装大小隔板1焊缝下盖板3焊缝隔板 焊接2焊缝4装腹板腹板点焊点焊接

下盖板焊接腹板与盖板焊接测量挠度焊接变形检验矫正 图5 装配顺序图

即：

（1）上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。在地上铺好已拼接好的上盖板，在两端加凸台，使其中间向下弯曲，弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。

（2）装配焊接大隔板和小隔板 （3）装腹板 （4）角钢固定

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（5）腹板与隔板的焊接

（6）装配下盖板及盖板与腹板的焊接 （7）测量挠度

（8）焊接变形检验校正。

五．焊接

（一）焊接工艺要点

要保证箱形主梁的焊接质量及合理的上拱度，并有效控制其焊接变形。

(1)、施焊前，先检查坡口及组对质量，如发现尺寸超差．应及时处理后再施焊。 (2)、焊前必须清除坡口及焊缝两侧各20mm范围内的油、污、水、锈及其他杂质。 (3)、焊接顺序：先焊上、下盖板及腹板的对接焊缝．再焊两腹板与下盖板的2条纵缝；焊接过程中，应尽量采用2名或4名焊工同时对称地进行焊接，以防止主梁发生扭曲变形。

(4)、选用合理的焊接工艺参数：焊接方法采用焊条电弧焊，焊条直径为4.0mm，焊接电流为160～200A，电弧电压为22～25V。 （二）焊接的顺序

1.盖板的拼接和对接

将盖板放在平台上，边缘拉尼龙丝线对齐，接头处间隙小于2mm定位焊，并要求接口处两端定位焊引弧板和引出板。焊接前，两端用螺栓压板压紧在平台上，用埋弧焊进行焊接。焊接方向背面反方向焊接。

焊后矫平，铲去引弧板和引出板，进行无损检测，合格后转入下道工序。 2.腹板的拼接和对接

腹板不够宽的板料要预先拼接宽度，拼接间隙小于2mm定位焊。并要求接口处两端定位焊引弧板和引出板，采用埋弧焊，焊完一面翻转焊接另一面，要求焊透，焊后矫平，要求任1m内波浪度小于3mm，铲去引弧板和引出板，进行无损检测。

按下料的编号依次将腹板放在平台上，以号料时的基准线为准，将各块板料对齐，检查调整拱度和翘度。然后定位焊。同样接缝两端定位焊引弧板和引出板。

焊后处理，对接焊产生的角变形，可采用重磅压的方法矫正。然后割掉引弧板和引出板。再进行无损检测，应符合要求。

3.大小隔板的焊接

为了保证邻边成90度，可采用定位胎组装定位焊。对接焊缝要求焊透。如采用焊条电弧焊，背面应清根后焊接。

隔板内部镶边采用断续焊。为了防止隔板产生瓢曲变形，可先将靠近上盖板的镶边焊缝焊好，其余三面可先定位焊，待形梁焊接内壁焊缝时，再焊接镶边焊缝。隔板焊后，以上盖板接合边为准，两邻边的垂直偏差1.9mm。

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4.形梁组装焊接

将腹板吊放在平台上，并画出大小隔板的定位线和90mm56mm6mm角钢的定位线，组装后定位焊角钢，并完成角钢焊缝。

在一个腹板上按定位线组装定位焊大小隔板。注意隔板与腹板的垂直度。

将上盖板吊放在平台上，按隔板间距加焊接收缩量1/1000画出大小隔板、跨度中点、支腿零点的定位线，以及腹板和90mm56mm6mm角钢的定位线，组装焊接角钢（角钢的焊接为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间较小，采用CO2半自动焊），再将上盖板用吊卡吊起，与腹板和大小隔板组装定位焊。

在另一腹板画线，组装定位焊90mm56mm6mm角钢，并焊接矫正焊后变形，在这一腹板上画出大小隔板、跨度中点、支腿零点的定位线，然后用永磁吊具将其吊起，与大小隔板和上盖板组装定位焊。组装时注意，要使腹板、上盖板的跨中点和支腿中点对准。组装时可应用腹板装配卡具，由跨中向两边组装定位焊。

5.焊接形梁内壁焊缝

首先焊接腹板侧内壁焊缝，通常用半自动CO2焊或焊条电弧焊。隔板焊接方向由下盖板指向上盖板。然后翻转90度，使上盖板朝下，焊接大隔板与上盖板的焊缝，仍采用半自动CO2焊或焊条电弧焊。再翻转90度，使另一腹板朝下，焊接此腹板内壁焊缝，焊接方法同上。

6.形梁组装定位焊下盖板

将下盖板放在平台上，画出两端折弯定位线，可垫钢轨用重磅压弯。

将下盖板垫起，然后将形梁吊放在下盖板上，测量形梁的上拱度和上翘度。如不合适，可采用螺旋拉紧器顶、压方法调整。

下盖板与形梁组装定位焊后，卸去螺旋拉紧器、压重和千斤顶。然后检查拱度、翘度和腹板、盖板倾斜。

按图样装配定位焊下盖板的角钢及大小隔板与盖板上需要焊接的焊缝 7.形梁四条纵向焊缝的焊接

将主梁吊放在埋弧焊胎架上，胎架应垫在支腿中心、跨中、悬臂端的位置。胎架将梁垫成45度位置焊接。

焊接方法采用埋弧焊。焊接顺序原则上是先焊下盖板与腹板的焊缝，后焊上盖板与腹板的焊缝。

①在装配压紧力的作用下，预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的倾斜度和腹板的垂直度，然后用点固焊住。

②测量挠度：

在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳，使其滑移到不同的位置，在这个过程中钢丝绳保持水平，检验大梁的上拱度。

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③测量挠度后，若上挠度大于允许值，则：先焊1、2，使焊后产生一定量的下挠，与上挠度有一定的抵消，从而使上挠度符合预置挠度。

若上挠度小于允许值，则：先焊3、4，使焊后产生一定上挠，与原上挠度值相叠加，使上挠度等于预置挠度。

若上挠度正好，则按1→4→2→3的顺序来焊接，可防止扭曲变形。

（三）其他要求

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. 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。

3. 接头形式

上盖板对接接头形式，当板厚6~8mm时，采用I型坡口；板厚10~20mm时，采用单Y型坡口；板厚20~30mm时，采用双Y型坡口。开坡口允许用火焰切割，但坡口面应将熔渣等清除干净。

六．对主梁的检验及修整

对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。

主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击法，但应用最多的是火焰矫正。

再按合同要求对其进行探伤。

对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。

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主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击法，但应用最多的是火焰矫正。

再按合同要求对其进行探伤。 1. 质量检验

1、 对接焊缝进行100%X射线检验。

质量应达到射线探伤标准GB3323规定的Ⅱ级或超声探伤标准JB1152规定的Ⅰ级。 2、 上盖板下料后，毛刺和凹凸不平应铲除，毛刺高度不应大于0.5mm，划痕不得大于

1mm。

采用气割下料，气割后气割面与轨制面直偏差不应超过2mm，气割表面不平度不应超过1~1.4mm。

3、 对接后要对余高进行机械加工，从而减小应力集中。

4、 对于δ≥14mm的下盖板，采用热弯方法进行折弯，加热时应加热到900~1000℃，

弯曲完成时温度不低于700℃。 对于16Mn等低合金钢应注意缓冷。 5、 上拱度的检验

在上盖板平面的两端固定一根细钢丝绳，使其水平，将其滑移到不同位置在此过程中保持水平，检验大梁的上拱度。 6、 挠度的检验

在垂直腹板的两端一米高的地方，固定一根悬线，检查大梁在水平面内的挠度，在安装大隔板的地方测量大梁挠度，其值不应超过L/2000=14mm 7、 变形量的检验

检验各板的变形量：腹板波浪变形受压区<0.7δ0=4.2mm，其余区域<1.2δ0=7.2mm，上盖板水平度≤0.328mm，腹板垂直度≤6mm。 8、 焊缝质量检验

对主要的工作焊缝进行100%的X射线检验。 其他联系焊缝采用抽检进行超声或磁粉探伤。

箱形主梁的质量检验主要是制造过程中的工序检验及制造完成后的专检。箱形主梁焊接完毕，经质检部门联检，其几何尺寸、上拱度及焊缝质量均符合质量要求。

对于此大型桥式起重机的箱形主梁的制造，在不具备大型吊装设备的情况下，作者采用合理的装焊顺序及工艺措施，成功地弥补了设备方面的不足，避免了对箱形梁的反复翻转，保证了箱形梁的焊接质量并满足了尺寸要求。

2、整体修整

1、防止大梁在水平面内弯曲，将悬臂支撑（即走台支撑）焊上大梁之前给予大梁一定程度的预弯，在它这样的位置上支撑焊到大梁上。配重3的重量根据实际规定：在大梁的

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两端没有与部支柱4接触以前，配重可以继续往上加。

2、焊接大梁时，应尽量避免变形。大梁断面允许的最大扭转（或通常所说的螺线形）可以按比例关系a≦0.02H确定范围。

为满足这个要求，采用下列方法：

①在隔板和上盖板装配的时候，所有的隔板应与盖板严格地装成90°，而且在一条直线上；

②翼缘焊缝用两台自动电焊机，以同样的速度，同时由大梁中线向边缘施焊，若采用埋弧焊（船型焊），应注意支撑的位置。

③大梁构件在焊接前的装配以及焊接，须在调整后的架子上进行。 3、上拱度的修正

若拱度过小，在梁下翼板背面沿纵长用火焰烤两条加热带，或者在梁的腹板下弦区部位，用火焰烤若干个三角形的加热区，同时加热相应部位的下翼缘板，如下图所示：

4、焊缝的补焊修整

若X-射线检验出未焊透、裂纹、夹杂等缺陷时，若不符合焊接检验Ⅱ级标准。需对其进行补焊，采用碳弧气刨对缺陷进行彻底的清理、清除，然后再补焊。

5、焊材的保存

为防止焊剂的潮湿引起的气孔时，对熔炼型焊剂在150～350℃烘培，烧结型焊剂则可控制在200～400℃。烘培时间均以一小时为宜。

6、对焊丝和焊剂的保存应按照材料的牌号、种类标注，避免混乱，焊材贮存库内，应设置温度计、湿度计。按照焊材质量管理规程（JB3233-83）规定，控制室内温度有相对湿度，允许存放时间不应超过24小时。

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第三章 无损探伤检测原理

一、磁粉检测

1) 磁粉检测的原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在位于已磁化表面

或近表面的取向有利的缺陷处，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小，从而探出缺陷。

2) 磁粉检测的适用性和局限性：a 磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很

小、间隙极窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性；b 磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测；c 可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷；d 磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠难以发现。

二、射线探伤

1) 射线探伤原理

射线探伤方法有照相法、透视法(荧屏显示)和工业射线电视法。目前生产中广泛应用射线照相法。射线照相检验法的原理：射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。

2) 射线照相法的优点和局限性总结如下：a 可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长

度、宽度尺寸的定量也比较准确；b 检测结果有直接记录，可长期保存；c 对体积型缺陷（气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等）检出率很高，对面积型缺陷（未焊透、未熔合、裂纹等），如果照相角度不适当，容易漏检；d 适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件，因为检验厚工件需要高能量的射线设备，而且随着厚度的增加，其检验灵敏度也会下降；e 适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等；f 对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难；g 检测成本高、速度慢；h 具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正常功能。

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三、超声波检测

1) 超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。a 声源产生超声波，采

用一定的方式使超声波进入试件；b 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；c 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；d 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

2) 超声波检测的优点：a 适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；b 穿

透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c 缺陷定位较准确；d 对面积型缺陷的检出率较高；e 灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；f 检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。

3) 超声波检测的局限性：a 对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；b 对

具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c 缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；d 材质、晶粒度等对检测有较大影响；e 以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。 4) 实验步骤

a) 探头连接：将直探头、斜探头或其它类型探头与超声波探伤仪相连接。 b) 超声波探伤仪基本参数的设定：根据探伤构件的材料、外形尺寸及选用的探头类型，调节、 设定超声波探伤仪的声速、声程等检测参数。 c) 仪器校准：利用标准校准试块，校准仪器，设定仪器零点。 d) 涂耦合剂：在探伤区域内涂抹耦合剂。 e) 进行探伤操作。

四、渗透检测

1) 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在

毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

2) 渗透检测的优点：a 可检测各种材料，金属、非金属材料，磁性、非磁性材料，焊接、

锻造、轧制等加工方式；b 具有较高的灵敏度（可发现0.1μm宽缺陷）；c 显示直

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观、操作方便、检测费用低。

3) 渗透检测的缺点及局限性：a 它只能检出表面开口的缺陷；b 不适于检查多孔性疏松

材料制成的工件和表面粗糙的工件；c 渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。 4) 实验步骤

a) 表面预处理：去除油污、涂层、腐蚀产物、氧化皮、金属污物、焊剂、化学残留

物等。

b) 涂渗透剂：施加渗透剂方法有浸涂、喷涂、刷涂和流涂。受检表面应被渗透剂覆

盖，渗透时间内保持湿润状态。

c) 清除多余渗透剂：保证缺陷中的渗透剂不被清除。

d) 涂显像剂：作为吸出剂，将渗透液从开口吸出，呈现放大的缺陷显示。 e) 观察显示。

第三章 主梁焊接车间设计

焊接车间按工作内容来分，一般可分为备料和装配焊接两大部分。在备料工序中产生的有害物很少。装配焊接部分一般有焊接、钳工装配、装配临时点焊、试验和检验、验收、清理、油漆、干燥等工序。焊接工序中随产品结构的不同而分别采用手工焊、自动焊、半自动焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、电渣焊等。在一般车间中以手工焊占的比例较大，其次是二氧化碳气体保护焊。焊接过程中产生的主要化学有害物是焊接烟尘，其次是有害气体。

一、焊接生产的过程及特点

焊接生产和所有生产一样，也由生产的要素所组成。即由劳动者（既有体力劳动者，也有脑力劳动者）利用工具、机器设备，在一定生产场所，将原材料或零件毛坯，经过一系列的加工过程，其中包括装配焊接过程，制成焊接结构——焊接生产的产品。其中很多是最终的产品，如大型球罐、广播电视钢塔、煤气柜、热风炉、洗涤塔、钢水包等。

这些产品的加工工艺过程包括：原材料的检验（复验）入库，按产品技术要求合格的材料才许可转入下一道工序；接着是按图纸划线（号料）、下料（冲剪或切割）、校正、坡口加工、卷板（弯曲）或冲压（成型）以及号孔、钻孔等零件加工的过程；再将上述加工合格的零件、毛坯实行装配焊接。这一步充分体现了焊接生产的特点，是其中心环节。由产品结构、

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生产规模以及焊接技术的发展情况决定采用何种装配焊接工艺和方法。

贯穿整个生产过程的还有检验工序。在生产加工的各工序之后都要进行检验，称为工序间的检验。最后，制成品还要进行总检——成品检验。检验室对生产实行有效监督，从而保证产品质量的重要手段。

焊接生产检验中发现的不合格工艺、工序及成品，一般可以进行改进或修整。在推行全面质量管理的条件下，依靠改进生产工艺、修改设计、改进原材料供应等措施。返修率可缩减到最小。

产品的涂饰和包装通常是焊接生产过程的嘴鸥一个环节。 整个生产过程如下图所示。

材料入库零件加工中间仓库装焊成品入库修涂成品库配接整漆检 验图11 焊接生产过程图

焊接生产已成为一些工业部门的主体或最主要的加工部门之一。其装配焊接车间或金属结构车间成为最主要的车间之一，它往往是工厂的准备车间、机加工车间、金属及某些仓库的“消费者”，又是工厂最终产品总装加工车间或成品库的“供应者”，其主要关系见下图。

仓 库金属仓库半成品仓库购进零件仓库锻压车间生 产 车 间铸造车间准备车间机械加工车间动 力 设 施变电站氧气乙炔站压缩空气站采暖锅炉站装配焊接车间油漆车间成品库机械装配车间第 25 页

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图12 工厂中焊接车间与其他车间的关系

二、焊接生产组成部分的确定

1、 工作制度与年时基数

我国机械制造厂中焊接车间一般采用两班工作制，每班工作8小时，第三班可用来做准备工作，如设备维修，机床（冲床）调整等。但有个别的工段也采用三班工作制，如大型关键贵重设备。

2、 劳动量的确定

根据完成规定生产任务需要的全部劳动量及年时基数即可确定生产各个组成部分。该全部劳动量指全年劳动量。即为工艺文件所记载的各个工序上，单件产品劳动量——即某工序上生产一件零部件所花费的时间——乘以全年的产量而得到的。

3、 设备及工作地的确定

设备的选择包括设备的种类、型号和计算设备的数量两个方面。前者根据拟定的工艺过程来选择，后者根据生产任务计算确定。

设备的选用还要考虑先进性和经济型。如交流焊机能满足要求，则不必选择投资和维修都要贵很多的直流焊机。

4、 车间工作人员的确定

车间工作人员分直接和非直接生产人员。前者包括生产工人、辅助工人、工程技术人员等直接从事生产活动的人员。后者包括行政管理人员、服务人员等直接为生产服务的人员。

5、 材料及动力需要量的确定

为了完成规定的生产任务，必须在产品正式投产之前，提出材料及能源需要量的清单，以便进行生产准备工作。

材料分为主要材料——包含在产品组成中的材料，如各种金属轧制材料。辅助材料——制造产品必备，但不包括在产品组成中，如各种焊剂，保护气体等。

三、车间平面布置

选择方案时，必须考虑下述问题：①工艺路线是否最短，最流畅；②在总平面布置上，车间互相联系及运输是否合理；③对于车间扩大等长远考虑能否适应；④对于采光、采暖、通风要求，建筑结构方面的要求能否满足。

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综合考虑以上种种，设计方案如下：

图13 车间平面布置方案

（Ⅰ——金属仓库；Ⅱ——锻压工段；Ⅲ——备料工段；Ⅳ——中间品库；Ⅴ——零部件装配焊接工段；Ⅵ——总装配焊接工段；Ⅶ——产品涂饰修整工段；Ⅷ——成品库；Ⅸ——行政管理、生活服务用房； Ⅹ——消防车道。）

此方案在备料部分按加工材料种类组别实行专业化生产；在装配焊接工段，可以组织几种产品或部件在不同的跨间里生产，也可在同一跨间分部件或零件组成专业化生产。由于不同备料要求的设备、轻重装焊零件和部件、产品分别布置在不同跨间，可分别采用不同起重量的吊车，车间尺寸高度也可以不同，这样能充分发挥各跨间的建筑能力。

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结束语

经过了为期四周的课程设计，我终于完成了《桥式起重机主梁》的设计说明书。从开始接到设计题目到系统的实现，再到说明书的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间完成的又一项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对起重机一无所知，对工艺卡的制作、对焊接车间的设计等相关技术很不了解的状态，我开始了的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了做工程设计的艰辛。

由于作者理论知识有限，查找的资料较为陈旧，说明书的一些内容不是很成熟，还有很多不足之处，在今后的设计中应对此加以改进。

这次做设计的经历也会使我终身受益，我感受到做学问是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫做学问了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。

作者2012年1月

于XX学院

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