CN103332611B - 起重机臂架的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种起重机臂架的制作方法，包括：将起重机臂架分为头部、中部和根部三大部件，再次将三大部件分成若干个小组件进行单独制作；搭建低拼装胎架，其包括水平胎架和低胎架；将头部箱体组件、中部及根部吊装至低拼装胎架上；以臂架的中心线为基准，先拼装中部，再拼装根部，最后拼装头部箱体组件；搭建高拼装胎架，将头部箱体组件、中部和根部整体抬高并与高拼装胎架固定，最后拼装臂架头部其余组件；设计并安装臂架整体吊装吊点，连接吊装机具与臂架吊装吊点之间的卸扣、钢丝绳，整体吊装臂架。采用了本发明的技术方案，能够提供一种大型起重机臂架的制作方法，从而能够便于制作大重量、大尺寸的起重机。

Description

起重机臂架的制作方法

技术领域

本发明涉及大型起重机的制作方法，更具体地说，涉及一种起重机臂架的制作方法。

背景技术

大型浮式起重机臂架结构是实现大型浮式起重机起吊高、吊载大的最主要的构件之一。由于浮式起重机吊载能力的不断增大，臂架结构自重将随之增大，考虑到减轻臂架自身重量及结构强度等方面的因素，大型浮式起重机臂架以相互协调性好、稳定性强的桁架式结构为主。由于臂架整体外形大、自重大、结构复杂，受生产车间的制造能力、吊装能力和转运能力的限制，原来小型浮吊臂架整体制造的技术已不适用，需要采用新的制造方法。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种起重机臂架的制作方法，来解决现有技术中难以处理大重量、大尺寸起重机安装的问题。

根据本发明，提供一种起重机臂架的制作方法，包括：步骤一，将起重机臂架分为头部、中部和根部三大部件，再次将三大部件分成若干个小组件进行单独制作，其中头部以箱梁结构为主、中部以桁架结构为主、根部以桁架与变截面箱体的组合结构为主；步骤二，搭建低拼装胎架，其包括水平胎架和低胎架；步骤三，将头部箱体组件、中部及根部吊装至低拼装胎架上；步骤四，以臂架的中心线为基准，先拼装中部，再拼装根部，最后拼装头部箱体组件，头部箱体组件、中部与根部均与低拼装胎架固定；步骤五，搭建高拼装胎架，将头部箱体组件、中部和根部整体抬高并与高拼装胎架固定，最后拼装臂架头部其余组件；步骤六，设计并安装臂架整体吊装吊点，连接吊装机具与臂架吊装吊点之间的卸扣、钢丝绳，整体吊装臂架。

根据本发明的一实施例，将臂架头部分为四部分组件，包括顶端中部组件、中端中部组件和两部分密封箱体结构，在所述密封箱体结构上开设工艺人孔。

根据本发明的一实施例，臂架中部包括两两对称的八根主弦杆，所述主弦杆三面成形时采用先隔板两侧立焊、再隔板平焊、最后两腹板与底板平焊缝并从中间向两端方向进行多层多道的焊接顺序。

根据本发明的一实施例，主弦杆四面成形时采用框架、卡马将两根主弦杆的箱梁背靠背叠加固定，然后对称烧焊。

根据本发明的一实施例，将制作好的主弦杆布置在水平胎架上，安装连接撑管，使其形成整体的侧片；将左、右侧片桁架分别翻身竖立90°，连接上下层水平撑管及中间斜撑管，调整尺寸并烧焊成型。

根据本发明的一实施例，将制作好的主弦杆布置在水平胎架上，分别安装两主弦杆连接的撑管及工字钢，使其形成整体的上、下片。

根据本发明的一实施例，将下片桁架放置在斜胎架上；设置顶升胎架、滚道梁，再将上片桁架吊装至顶升胎架上，连接上、下片桁架间的垂直撑管、斜撑管及斜撑箱梁，调整尺寸并烧焊成型。

根据本发明的一实施例，臂架根部包括两个对称的变截面箱体结构和连接两个对称变截面箱体结构的根部连接梁。

根据本发明的一实施例，臂架在水平状态下，臂架根部下端面倾斜α角度。臂架根部变截面箱体结构的底部组件在水平胎架上拼装烧焊成型后，将其吊装至倾斜α角度的斜胎架上，再依次拼装插板、垂直撑杆、上部桁架和斜撑管。

根据本发明的一实施例，利用能承受吊装时产生的侧向力的钢丝绳将大型浮吊双钩开档固定，使双钩中心与臂架重心在同一条铅垂线上。

根据本发明的一实施例，主弦杆为Q690E高强度结构钢。

采用了本发明的技术方案，能够提供一种大型起重机臂架的制作方法，从而能够便于制作大重量、大尺寸的起重机。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明起重机臂架制作方法的流程图；

图2是桁架式臂架总体结构示意；

图3是臂架头部结构示意；

图4是臂架中部结构示意；

图5是臂架根部结构示意；

图6是臂架头部各组件结构示意；

图7是臂架中部各组件结构示意；

图8是主弦杆截面示意；

图9是三面成型焊接顺序；

图10是框架、卡马固定箱梁；

图11A和图11B是组件201合拢示意；

图12A和图12B是组件203合拢示意；

图13是臂架根部各组件结构示意；

图14A和图14B是组件301合拢示意；

图15A是和图15B是臂架在低胎架上拼装；

图16A是和图16B是臂架在高胎架上拼装；

图17A、图17B和图17C是臂架总吊装示意。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

大型浮式起重机桁架式臂架的制作方法不仅解决了生产车间的制造能力不足和转运能力的限制，而且提高了大型臂架的制造效率，有效防止吊装变形，以保证实现其设计功能。本发明制作方法主要创新点为：

1、对外形大、自重大、结构复杂的大型浮式起重机臂架结构，采用合理分段制作、分组转运、外场整体拼装的方法，解决了生产车间制造能力不足、转运能力不足、车间吊装能力不够的难点。

2、臂架的主弦杆是狭长箱梁钢结构，采用两主弦杆箱体背靠背对称制作、设计反变形工装，选择合理的焊接顺序，克服了单根狭长箱梁焊接变形大的难点，确保了主弦杆的直线度、平整度达标。

3、臂架的主弦杆主要由Q690E高强度结构钢焊接而成，以减小其结构重量及外形尺寸。Q690E钢的强度较高、但韧性较差，通过采用焊前预热、焊后保温、小规范多层多道焊接、调整焊接顺序等手段，克服了高强钢焊接时易出现冷裂纹、未融合等缺陷的问题，提高了主弦杆箱梁的焊接质量。

4、根据臂架超长超重的特点，设计了多点多级吊装方案，降低了每点最大受力，有效控制了臂架整体吊装过程中的变形量，为构件的顺利吊装提供了安全保障。

如图1所示，根据上述特点，本发明的起重机臂架制作方法包括6个主要步骤和多个辅助步骤，其中主要步骤为：

S1：将起重机臂架分为头部、中部和根部，其中头部以箱梁结构为主、中部以桁架结构为主、根部以桁架与变截面箱体的组合结构为主；

S2：搭建低拼装胎架，其包括水平胎架和低胎架；

S3：将头部箱体组件、中部及根部吊装至低拼装胎架上；

S4：以臂架的中心线为基准，先拼装中部，再拼装根部，最后拼装头部箱体组件，头部箱体组件、中部与根部均与低拼装胎架固定；

S5：搭建高拼装胎架，将头部箱体组件、中部和根部整体抬高并与高拼装胎架固定，最后拼装头部其余组件；

S6：设计并安装臂架整体吊装吊点，连接吊装机具与臂架吊装吊点之间的卸扣、钢丝绳，整体吊装臂架。

下面根据起重机臂架的结构来分解上述主要步骤，并且说明各个步骤的详细制作方法。

臂架总体结构

如图2所示，大型浮式起重机臂架主要以桁架式结构为主，由臂架头部1、臂架中部2、臂架根部3三大部分组成。

臂架头部1结构

如图3所示，臂架头部1呈鹰嘴形式，以箱梁结构为主，安装有摆轮支架、变幅滑轮架、主吊钩定滑轮架、副吊钩定滑轮组和索具钩改向滑轮的结构，结构较为复杂，对制作要求较高。

臂架中部2结构

如图4所示，臂架中部2主要以桁架式结构为主，由主弦杆、水平撑管、斜支管、工字梁左右对称布置连接而成，且承载着分布各缠绕系统过渡滑轮、改向滑轮的作用，各关联的支座之间的跨距较大，即相对形位尺寸要求较高。其中，八根主弦杆采用了低合金高强钢Q690E焊接而成狭长箱梁结构，焊接质量难控制。

臂架根部3结构

如图5所示，臂架根部3主要采用桁架式与变截面箱体组合的结构形式。两侧臂架铰点结构为变截面箱体，呈多维空间角度结构，制作拼装时相对形位尺寸控制要求高。

根据上述结构，下面来详细说明本发明起重机臂架的制作方法。

放样下料

将臂架分臂架头部1、臂架中部2、臂架根部3三大组件进行放样下料。放样下料时，三大组件对接端口、所有铰点孔、重磅板厚度方向均需预留适当的余量，为组件预拼、整体拼装和机加工提供可调整空间。

斜撑管与主弦杆箱梁之间为相贯线形式，为满足装配间隙及焊接质量，斜撑管预先套料并采用相贯线切割机进行切割坡口。

分组预制

（1）臂架头部1

如图6所示，臂架头部1属于臂架结构中最高的部分（高度达15米），为了减少制造难度、降低施工作业高度，将臂架头部1的各箱梁、连接支管进行分组预制，分成四组件（分别是101、102、103、104）。

将臂架头部1组件101～组件104在水平胎架上分别制作成型，转运至外场分别拼装组件1-A（由组件101与组件102拼装而成）、组件1-B（由组件103与组件104拼装而成）。按照相关检验标准对组件A、组件B进行验收合格后，分别转运至外场臂架拼装场地。

其中，组件101、组件104为密封箱体结构，施工时为方便施工人员箱体内部施工作业，选择在适当位置开设临时工艺人孔。

（2）臂架中部2

如图7所示，臂架中部2属于臂架结构中最重、外形尺寸最大的部分（重量达1170吨，长度达92米），为了能满足车间的生产制造能力，将臂架中部2分成四大组件（分别是201-2套、202、203）进行单独制作。

其中，臂架作为各种缠绕系统的支撑结构，在臂架中部2组件202、203上安装了各缠绕系统过渡滑轮和改向滑轮支座。

主弦杆制作成型：如图8所示，主弦杆采用了低合金高强钢Q690E焊接而成狭长箱梁结构，箱梁内布置有与斜支管、工字杆等零部件对筋的隔板，每个隔断呈密封箱体，如主弦杆按常规的装配成型再烧焊的方法，会造成施工人员无法在长而狭小的箱体内正常作业。因此，需要合理安排焊接顺序、增设工装、制定专用的焊接WPS，尽可能减少焊接对主弦杆狭长箱梁直线度、开档的影响。

如图9所示，将规则的对称狭长箱梁截面的主弦杆、工字钢在水平胎架上，预先按要求预制成组件。主弦杆箱梁选用Q690E钢，其强度较高，但韧性较差。因此，三面成型时采用先隔板两侧立焊、再隔板平焊、最后两腹板与底板平焊缝并从中间向两端方向进行多层多道的合理焊接顺序（顺序为①-②-③-④），按照专用高强钢Q690E焊接工艺规程WPS要求，采用超低氢型焊接材料、焊前预热（预热温度需达到150℃）、焊后保温（温度控制在230℃左右）的不间断的焊接方式进行焊接，控制层间温度不低于预热温度。如图10所示，四面成型焊接时采用框架、卡马将两根主弦杆箱梁背靠背叠加固定的方法增加刚性，然后对称烧焊减少焊接变形。待主弦杆冷却后拆除框架、卡马，检测整体直线度、平整度，局部尺寸超差处可以通过火工矫正的方法调整到位。

臂架中部2组件201合拢成型：如图11A和11B所示，将制作好的上下主弦杆布置在水平胎架上，按要求安装连接撑管，使其形成整体的侧片；将左片桁架4、右片桁架5分别翻身竖立90°并拉好防倾覆钢丝绳6，连接上下层水平撑管7及中间斜撑管8，调整好相关尺寸合格后烧焊成型为整个桁架结构。

臂架中部2组件202合拢成型：在生产车间水平胎架上分上、下片桁架制作，其中前、后的连接支管选择现场直接安装方式，保证了组件202上、下片桁架上布置的过渡滑轮、改向滑轮支架的定位尺寸的精确性。

臂架中部2组件203合拢成型：如图12A和12B所示，将制作好的主弦杆布置在水平胎架上，按要求分别安装两主弦杆连接的撑管及工字钢，使其形成整体的上、下片；将下片桁架10放置在斜胎架14上，布置好顶升胎架12、滚道梁15，再将上片桁架9吊装至顶升胎架上12，连接上、下片桁架间的垂直撑管11、斜撑管16及斜撑箱梁13，调整好相关尺寸合格后烧焊成型为整个桁架结构。

将臂架中部2组件201、组件202上下片桁架、组件203制造完成后，按照相关检验标准对各组件进行验收合格后，分别转运至外场臂架拼装场地。

（3）臂架根部3

如图13所示，臂架根部3属于臂架结构中最宽的部分（宽度达40米），为了保证变截面箱体相对空间角度的定位精度，将其分成三大组件（分别是301-2套、302）分别进行单独制作。

臂架根部3组件301合拢成型：如图14A和14B所示，臂架在水平状态下，臂架根部3下端面倾斜α角度。臂架根部3组件301底部组件17在水平胎架上拼装烧焊成型后，将其吊装至倾斜α角度的斜胎架上，再依次拼装插板18、垂直撑杆20、上部桁架19和斜撑管21。斜胎架的采用，可以有效减小拼装误差及避免施工人员角度转换的失误。为保证臂架根部3组件301与臂架中部2组件201顺利拼装，垂直撑管22此时暂不安装，待臂架根部3组件301与臂架中部2组件201调整对接结束后，再定位装焊。

臂架根部3组件302合拢成型：参照臂架中部2组件202合拢成型的制造方式进行制造拼装，保证了臂架根部3组件302上、下片桁架与臂架根部3组件301拼装角度的可调整性。

将臂架根部3部组件301、组件302上下片桁架制造完成后，按照相关检验标准对各组件进行验收合格后，分别转运至外场臂架拼装场地。

臂架拼装

1)清理臂架拼装场地，在地面上划出臂架的中心线及各组件中心线，并作好标记，划出拼装胎架（低胎架）的位置线。

2)如图15A和15B所示，将臂架拼装胎架布置到位，为节约胎架材料，可通过在旧胎架上增加三角板和板条等余料改制，激光找平。

3)分别将臂架根部3、臂架中部2和臂架头部1组件1-A利用液压平板车、驳船转运至臂架拼装场地，然后将各组件吊装至拼装胎架（低胎架）上，用线锤对准地线定位，确保桁架的垂直度。

4)以臂架中心线为基准，将臂架中部2组件201、202、203拼装成整体，复测并调整各滑轮支架、各对接端口的开档尺寸、直线度、垂直度合格后，利用卡马将其与拼装胎架（低胎架）进行固定。然后，修割各对接端口余量（考虑焊缝收缩余量），按相关技术说明的焊接要求进行施焊，使臂架中部2合拢成型。

5)以臂架中心线为基准，将臂架根部3组件301两套分别向臂架中部2靠拢，复测并调整对接端口、臂架铰点孔与臂架中部2相对定位尺寸，然后将组件301与拼装胎架（低胎架）进行固定。待臂架根部3组件301与臂架中部2调整到位后，再调整定位臂架根部3组件302中间联系桁架各开档尺寸，矫正构件之间的对接端口，修割对接端口余量，并在连接端口处点焊定位卡马。复测各开档尺寸合格后施焊，使臂架根部3与臂架中部2合拢成型。

6)以臂架中心线为基准，将臂架头部1组件1-A向已拼好的臂架中部2靠拢，保证臂架头部1开档尺寸达到图纸要求（考虑焊缝收缩余量），然后在连接处点焊定位卡马，并校正构件间的接口以保证接口完好。复测各开档尺寸合格后施焊，使臂架头部1组件1-A与臂架中部2合拢成型。

7)臂架根部3、臂架中部2、臂架头部1组件1-A拼装好后，利用激光对其进行整体划线加工中部2及头部1组件1-A上各滑轮孔及根部3铰点孔。此工序大大降低了机加工的作业高度，减小了风险作业，提高了轴孔机加工精度。

8)如图16A和16B所示，将臂架根部3、臂架中部2、臂架头部1组件1-A整体抬高，放置在高拼装胎架（以地面臂架中心线为基准，重新布置）上。重新调整整体的水平、垂直度合格后，与高拼装胎架进行固定，以确保臂架的稳定性。

9)臂架头部1组件1-B采用反拼装工艺在水平胎架上拼装完成后，将其翻身调整至总拼状态。以臂架中心线为基准，将臂架头部1组件1-B再向臂架头部1组件1-A靠拢，复测并调整对接端口、各滑轮孔的定位尺寸，然后将组件1-B与高拼装胎架进行固定，同时在最端部利用斜撑架23进行撑住，防止结构件下滑。最后，按相关技术说明及WPS的焊接要求进行对接施焊，使臂架整体合拢成型。

10)利用激光对臂架进行整体划线加工臂架头部1组件1-B上各滑轮孔。

11)安装主吊钩定滑轮支架27、副吊钩定滑轮组28及各改向滑轮，使大型臂架总装吨位控制在生产基地机具能力范围内。

通过上述臂架拼装方案，精确控制了臂架整体形位尺寸、轴孔公差，使臂架的功能的完全实现。

臂架总装

12000T浮吊臂架结构+主吊钩定滑轮支架27+各改向滑轮重量达2680T，不易采用传统的四点水平吊装方法，因其对每个吊耳强度、布置吊耳区域结构强度要求很高。为安全有效的控制臂架整体吊装过程中的结构变形量及减小单个吊点的吊重载荷，研究决定采用大型浮吊双钩多点多级吊装技术方案（臂架上共分置16个吊点，单个吊点仅需承载210T），并通过卸扣25和钢丝绳24作双进行分解，使吊钩上的重量尽可能平均分载到各个吊点上。

如图17A、17B和17C所示，吊点布置在臂架中部2有撑管交汇区域的主弦杆上面板，与腹板对筋烧焊；为防止提升、移位中发生翻转、摆动、倾斜，利用能承受吊装时产生的侧向力的钢丝绳将大型浮吊双钩开档固定，使双钩中心与臂架重心26在同一条铅垂线上；大型浮吊双钩两侧的钢丝绳过短，易产生极大侧向力，对钩头、臂架结构件有较大的冲击，所以，通过采用大型卸扣连接多组钢丝绳的穿绳方式，加高了大型浮吊双钩头与臂架的相对高度，缩小了大型浮吊双钩两侧钢丝绳夹角、侧向力，提高了臂架吊装的安全系数，实现了分载吊装方案，有效减小了吊点受力，避免吊装过程因受力过大而变形。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种起重机臂架的制作方法，其特征在于，包括：

步骤一，将起重机臂架分为头部、中部和根部三大部件，再次将三大部件分成若干个小组件进行单独制作，其中头部以箱梁结构为主、中部以桁架结构为主、根部以桁架与变截面箱体的组合结构为主；

步骤二，搭建低拼装胎架，其包括水平胎架和低胎架；

步骤三，将头部箱体组件、中部及根部吊装至低拼装胎架上；

步骤四，以臂架的中心线为基准，先拼装中部，再拼装根部，最后拼装头部箱体组件，头部箱体组件、中部与根部均与低拼装胎架固定；

步骤五，搭建高拼装胎架，将头部箱体组件、中部和根部整体抬高并与高拼装胎架固定，最后拼装臂架头部其余组件；所述臂架中部包括两两对称的八根主弦杆，所述主弦杆三面成形时采用先隔板两侧立焊、再隔板平焊、最后两腹板与底板平焊缝并从中间向两端方向进行多层多道的焊接顺序；其中，所述主弦杆四面成形时采用框架、卡马将两根主弦杆的箱梁背靠背叠加固定，然后对称烧焊；

步骤六，设计并安装臂架整体吊装吊点，连接吊装机具与臂架吊装吊点之间的卸扣、钢丝绳，整体吊装臂架。

2.如权利要求1所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，将臂架头部分为四部分组件，包括顶端中部组件、中端中部组件和两部分密封箱体结构，在所述密封箱体结构上开设工艺人孔。

3.如权利要求1所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，将制作好的主弦杆布置在水平胎架上，安装连接撑管，使其形成整体的侧片；将左、右侧片桁架分别翻身竖立90°，连接上下层水平撑管及中间斜撑管，调整尺寸并烧焊成型。

4.如权利要求1所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，将制作好的主弦杆布置在水平胎架上，分别安装两主弦杆连接的撑管及工字钢，使其形成整体的上、下片。

5.如权利要求4所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，将下片桁架放置在斜胎架上；设置顶升胎架、滚道梁，再将上片桁架吊装至顶升胎架上，连接上、下片桁架间的垂直撑管、斜撑管及斜撑箱梁，调整尺寸并烧焊成型。

6.如权利要求1所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，臂架根部包括两个对称的变截面箱体结构和连接两个对称变截面箱体结构的根部连接梁。

7.如权利要求6所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，臂架在水平状态下，臂架根部下端面倾斜α角度，臂架根部变截面箱体结构的底部组件在水平胎架上拼装烧焊成型后，将其吊装至倾斜α角度的斜胎架上，再依次拼装插板、垂直撑杆、上部桁架和斜撑管。

8.如权利要求1所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，在臂架上设置至少16个吊点，并通过卸扣和钢丝绳作双进行分解；所述吊点布置在臂架中部有撑管交汇区域的主弦杆上面板，与腹板对筋烧焊。

9.如权利要求8所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，利用能承受吊装时产生的侧向力的钢丝绳将大型浮吊双钩开档固定，使双钩中心与臂架重心在同一条铅垂线上。

10.如权利要求1所述的起重机臂架的制作方法，其特征在于，主弦杆为Q690E高强度结构钢。