CN101648333A - 一种大吨位组合型吊钩制造方法 - Google Patents

一种大吨位组合型吊钩制造方法 Download PDF

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Abstract

一种大吨位组合型吊钩制造方法，包括以下步骤：a)根据吊钩设计要求，确定吊杆直径和吊钩体的焊缝位置；b)对吊钩体的最大应力点和焊缝位置进行强度校核，确定吊钩体钩身毛坯尺寸；c)锻造吊钩体钩身毛坯；d)应用机械加工方法在钩身毛坯上加工钩身；e)锻造钩尖；f)应用焊接方法连接钩身和钩尖为吊钩体；g)锻造加工吊杆；h)通过螺母和轴承组装吊钩体和吊杆为吊钩。本方法克服了整体锻造加工大吨位吊钩存在的技术难题，降低了吊钩的生产成本。

Description

一种大吨位组合型吊钩制造方法
技术领域
本发明涉及一种大吨位组合型吊钩制造方法，属于机械制造领域。
背景技术
大吨位吊钩一般是指起重量大于500吨的非标准吊钩。吊钩是起重设备的承载部件，通过吊挂在其上的起重钢索吊装重物，将起重载荷传递到起重设备上。吊钩主要由吊杆、钩身、钩尖三部分构成，其中钩身是吊钩的承载部分，重物通过吊挂在钩身上的钢索将起重载荷作用到吊钩上；吊杆是吊钩的载荷传递部分，作用在钩身上的起重载荷通过吊杆传递到起重设备上；钩尖是吊钩的非承载部分，主要是为了防止起重钢索在吊挂过程中意外脱出。为满足吊钩的承载要求，国家标准规定吊钩制造必须通过锻造工艺进行加工，利用锻造过程中的塑性变形改善吊钩的内部组织和性能，确保吊钩的机械性能满足强度要求。
按所用加工工具的不同，锻造可以分为自由锻和模锻两种方法。与自由锻相比，模锻可以直接锻造形状较为复杂的锻件，而且锻件的尺寸和形状精度较高，表面质量好，材料利用率和生产效率高，因此模锻成为吊钩的首选锻造方法。但是，模锻需要的锻造设备吨位更大，而且还需要昂贵的配套模具，模锻锻件的质量受到设备和成本的限制，只适合小吨位吊钩特别是标准吊钩的批量锻造生产。大吨位吊钩的起重载荷最大可以达到数千吨，其体积和质量都非常巨大，采用模锻工艺进行锻造需要专门的超大吨位锻造设备，再加上锻模的设计制造，初期投资都非常高，因此大吨位吊钩只能采用自由锻进行锻造加工。
大吨位吊钩一般都是多钩型吊钩，吊钩体上有两个及以上的钩尖，而且吊钩截面形状变化较大，自由锻无法直接锻造出吊钩外形。因此，大吨位吊钩一般采用锻造毛坯的方法，通过锻造具有一定加工余量的吊钩毛坯，应用机械加工工艺在毛坯上加工吊钩。为了在吊钩毛坯上加工出钩尖，毛坯需要一定的加工余量，因而毛坯的体积相对于吊钩的体积要大得多。随着锻件体积和质量的增加，对铸造钢锭的吨位、锻造设备的吨位以及锻造工艺都会提出更高的要求，从而提高了锻造成本和技术难度。
发明内容
本发明提出了一种大吨位组合型吊钩的制造方法。为了减小锻件体积，本发明采用组合吊钩设计，吊钩由吊钩体、吊杆、螺母和水平轴承装配而成，将吊钩的整体锻造转变为吊钩体的锻造以及其它各个零件的加工制造；吊钩体锻造应用分段制造技术，将吊钩体锻件分为钩身和钩尖分别锻造，然后通过焊接技术将钩身和钩尖连接为一体。
与整体锻造成形的吊钩体相比，应用分段制造技术制造的吊钩体仅在焊缝位置强度有所下降，因此本发明根据吊钩的使用工况，提出了吊钩体的设计和强度校核方法，具体步骤为：
A、分析吊钩的使用工况，确定吊钩强度最危险的极限工况；
B、根据吊钩体钩身毛坯的锻造技术水平，设计组合型吊钩的各个尺寸参数，特别是钩身高度和吊杆的直径；
C、计算极限工况下钩身的应力，找出钩身的最危险点，并且与最大许用应力相比较，确定吊杆的直径设计是否符合强度要求；
D、分析钩身焊缝位置的应力的大小和分布，并且与焊缝位置的许用应力相比较，确定钩身高度的设计是否符合强度要求；
E、根据C、D两个步骤的强度分析结果，对吊钩体的设计进行修改，直至满足吊钩的强度要求。
通过组合吊钩设计和分段制造技术减小了吊钩体积对制造的影响，降低了大吨位吊钩的生产制造成本。
附图说明
图1是大吨位组合吊钩的组成示意图；
图2是大吨位吊钩体的示意图；
图中：
1、吊杆 2、起重圆环链 3、吊钩体 4、轴承 5、螺母6、钩座套 7、底座 301、钩尖 302、钩身 303、焊缝位置
具体实施方式
本发明为一种大吨位组合型吊钩制造方法，主要用于制造起重量大于500吨的大吨位非标准吊钩。参照图1，组合型吊钩由吊杆1、起重圆环链2、吊钩体3、轴承4、螺母5、钩座套6、底座7组装而成，其中吊钩体的锻造是吊钩各部件制造的重点和难点。参照图2，吊钩体的钩身和钩尖分别进行锻造加工、由钩尖301、钩身302、焊缝位置303焊接而成。通过吊钩的设计、吊钩体的锻造焊接以及吊钩其它部件的加工制造，本实施例完成了起重量达到4000吨的吊钩的生产制造，具体制造方法总结如下：
(1)组合型吊钩的设计
根据吊钩的使用工况，通过强度计算合理分配吊钩各个部件的尺寸参数，重点确定吊杆的直径、螺母的螺纹特征尺寸、吊钩体的总体尺寸。在此基础上，综合考虑锻造设备的锻造技术水平和毛坯的加工余量之间的关系，合理分配吊钩体的钩身、钩尖的高度尺寸参数，完成吊钩的初始设计。
(2)吊钩体的强度校核
通过分析吊钩的各种使用工况，确定吊钩的极限工况状态，计算极限工况下吊钩体钩身的应力强度，对吊钩体的强度进行校核，保证吊钩体的最大应力在材料的许用应力范围内，并确保吊钩体钩身和钩尖之间的焊缝位置处于低应力区域；根据吊钩体强度结果对初始设计进行改进，直至得到组合型吊钩合理设计方案。
(3)吊钩体钩身的锻造和加工
根据钩身尺寸和锻造设备的锻造能力设计钩身毛坯，制定自由锻工艺，在大吨位液压机上利用大型钢锭锻造钩身毛坯。
(4)钩身的加工
按照钩身设计要求，采用碳弧气刨工艺在锻造毛坯上加工出钩身。
(5)锻造钩尖
采用常规锻造工艺锻造加工钩尖。
(6)吊钩体的焊接
采用全熔透焊接工艺将钩身与钩尖焊接为整体，实现吊钩体的制造。
(7)吊杆及其它部件的加工
应用大型机械加工设备进行吊杆加工制造；螺母、钩座套、底座为普通机械零件，按照设计要求加工。
(8)吊钩的组装
按照图1，吊杆通过吊钩体中央圆形通孔，用螺母和水平轴承装配成组合型吊钩。

Claims (3)

1、一种大吨位组合型吊钩制造方法，其特征是：吊钩的吊钩体和吊杆分开制造，吊钩体的钩身和钩尖分别锻造，包括以下步骤：
1)、分析吊钩的使用工况，确定吊钩强度最危险的极限工况；
2)、根据吊钩体钩身毛坯的锻造技术水平，设计组合型吊钩的各个尺寸参数，特别是钩身高度和吊杆的直径；
3)、计算极限工况下钩身的应力，找出钩身的最危险点，并且与最大许用应力相比较，确定吊杆的直径设计是否符合强度要求；
4)、分析钩身焊缝位置的应力的大小和分布，并且与焊缝位置的许用应力相比较，确定钩身高度的设计是否符合强度要求；
5)、根据3)、4)两个步骤的强度分析结果，对吊钩体的设计进行修改，直至满足吊钩的强度要求；
6)、锻造吊钩体钩身毛坯、应用机械加工方法将其制为钩身；
7)、锻造钩尖；
8)、应用焊接方法连接钩身和钩尖为吊钩体；
9)、锻造加工吊杆；
10)、按设计要求用螺母和水平轴承组合吊钩体和吊杆为吊钩。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤6)所述的钩身和步骤7)所述的钩尖分别用自由锻工艺锻造加工。
3、根据权利要求1所述的制造方法，步骤8)所述的焊接方法为全熔透焊接工艺。
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