CN117228258A - 拉紧滚筒支撑架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种拉紧滚筒支撑架包括主立板、左端板、右端板、上面板、下面板、两个三角板、盖板、横筋板、立筋板，所述主立板的左侧与左端板焊接，主立板的右侧与右端板焊接，主立板的上端与上面板焊接，主立板的下端与下面板焊接，所述三角板的一个直角边与下面板焊接，三角板的另一个直角边与左端板或右端板焊接，三角板的斜边与盖板焊接，横筋板和立筋板与主立板的内侧面和外侧面焊接，所述主立板包括第一钢板、第二钢板、第三钢板、第四钢板，第一钢板的下端与第二钢板的上端焊接，第二钢板的右端和第三钢板的左端焊接，所述第三钢板的上端与第四钢板的下端焊接，第四钢板的下端卡合在凹槽中。本发明还提供一种拉紧滚筒支撑架的制备方法。

Description

拉紧滚筒支撑架及其制备方法

技术领域

本发明涉及大型钢结构件制造技术领域，尤其涉及一种拉紧滚筒支撑架及其制备方法。

背景技术

移置带式输送机是一种工效高，使用性、机动性好的连续输送装卸设备。移置式带式输送机根据采场工作面或排土工作面的推进作侧向或扇形移置，设备没有固定基础，基本构造由机头站、机尾站和中间机构三部分组成。机头站的钢结构由驱动部、传动滚筒、改向滚筒、机头架等主承重结构和辅助钢结构组成。机头站需满足使用地极限温度环境使用要求，结构性能要求非常高。机头架整体共有五十多个部件组成，主要有机头站滑撬、前主立柱、后主立柱、拉紧滚筒支撑架、头部滚筒安装支架、卸载溜槽、漏斗、平台、扶手、爬梯等部件。

其中拉紧滚筒支撑架是移植带式输送机核心部件——机头站机头架的关键支撑大型钢结构件。两个拉紧滚筒支撑架共同作用负载拉紧滚筒。具体的，拉紧滚筒支撑架的左端面连接后主立柱，右端面连接前主立柱，上平面安装拉紧滚筒，属于主承重受力部件。为了提高拉紧滚筒支撑架的承载能力，拉紧滚筒支撑架的内侧和外侧还设有加强筋。拉紧滚筒支撑架的左端面和右端面和上平面均为加工面，加工面对平面度、垂直度、直线度、外形尺寸等精度要求较高。同时拉紧滚筒支撑架的尺寸非常大，一般长度约为20米，高4～6米，宽1米。拉紧滚筒支撑架如果采用杆体连接的形式，那么其支撑强度很难符合实际要求。如果采用钢板进行焊接，由于拉紧滚筒支撑架的尺寸非常大，超过了一般钢板的规格，需要用多块钢板拼接而成，但是大量的焊缝会严重影响拉紧滚筒支撑架的支撑强度。同时钢板的焊接变形不易控制；为了满足拉紧滚筒支撑架的强度要求，焊缝质量等级要求也比较高。焊接过程中，工件外形跨度尺寸大，起吊不易控制，生产制造难度比较大。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种易于加工的、支撑强度符合要求的拉紧滚筒支撑架。

还有必要提供一种焊接变形容易控制、焊缝质量高的拉紧滚筒支撑架的制备方法。

一种拉紧滚筒支撑架包括主立板、左端板、右端板、上面板、下面板、两个三角板、盖板、横筋板、立筋板，所述主立板的左侧与左端板焊接，主立板的右侧与右端板焊接，主立板的上端与上面板焊接，主立板的下端与下面板焊接，所述三角板的一个直角边与下面板焊接，三角板的另一个直角边与左端板或右端板焊接，三角板的斜边与盖板焊接，横筋板和立筋板与主立板的内侧面和外侧面焊接，所述主立板包括第一钢板、第二钢板、第三钢板、第四钢板，第一钢板的下端与第二钢板的上端焊接，第二钢板的右端和第三钢板的左端焊接，第二钢板和第三钢板设有相互卡合的凸台，使得第二钢板和第三钢板的焊缝为S形，所述第三钢板的上端与第四钢板的下端焊接，第三钢板的上端设有凹槽，第四钢板的下端卡合在凹槽中。

一种拉紧滚筒支撑架的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：拼焊主立板；分以下三步进行：

步骤S101，第一钢板的下端和第二钢板的上端进行组合拼焊，形成第一组件；

步骤S102，第三钢板的上端和第四钢板的下端进行组合拼焊，形成第二组件；

步骤S103，第一组件的右侧和第二组件的左侧进行组合拼焊，形成主立板；

步骤S2：拼焊主立板外侧面各组件：

将主立板水平固定在作业平台上，以主立板的上端面及左端面为基准，从左向右依次焊接外侧面的横筋板、立筋板、托辊支座，焊接方式为跳焊；

步骤S3：拼焊上面板、下面板、左端板、右端板以及主立板内侧面的各组件，焊接方式为全焊，分以下步骤进行：

步骤S301，将主立板翻面并找正、垫高，使主立板水平放置；

步骤S302，将主立板与上面板进行拼焊，并在上面板上焊接临时吊耳；

步骤S303，以主立板的上端面及左端面为基准，从左向右依次焊接内侧面的横筋板、立筋板；

步骤S304，将主立板与下面板、左端板、右端板进行拼焊；

步骤S305，将一个三角板与下面板、左端板进行拼焊，将另一个三角板与下面板、右端板进行拼焊；

步骤S4：将主立板第二次翻面，组焊外侧面的高立筋，并焊接主立板的外侧面的横筋板、立筋板、托辊支座的剩余焊缝以及焊接上面板、下面板、左端板、右端板、三角板的外侧焊缝。

有益效果：本发明根据拉紧滚筒支撑架用途和受力特点，将拉紧滚筒支撑架分为主立板、左端板、右端板、上面板、下面板、两个三角板、盖板、横筋板、立筋板。其中主立板起到主要的承重作用，左端板用于连接后主立柱，右端板用于连接前主立柱，上面板用于安装拉紧滚筒，三角板、横筋板、立筋板起到加强支撑的作用。在节省制作材料的同时，支撑强度符合使用要求。主立板分成四块进行焊接，解决了单一钢板的尺寸较小无法切割出主立板的问题。且第二钢板和第三钢板之间的焊缝为S形，第三钢板的上端设有凹槽，如此，本发明的主立板与齐缝焊接的主立板相比，支撑强度明显提高。同时，本发明的上面板和下面板能够对第二钢板和第三钢板之间的焊缝变形起到很好的保护作用；左端板能够对第一钢板和第二钢板之间的焊缝变形起到很好的保护作用；右端板能够对第三钢板和第四钢板之间的焊缝变形起到很好的保护作用。

本发明的拉紧滚筒支撑架的制备方法先对外侧面的横筋板和立筋板进行跳焊，翻面后再对内侧面的横筋板和立筋板进行全焊，二次翻面后再对外侧面的横筋板和立筋板进行补焊。在进行内侧面焊接时，先对主立板与四周的面板或端板的内侧进行焊接，后翻面后又对外侧进行补焊。如此，在分步焊接过程中焊缝的热量容易散失，工件定型速度快，不易发生变形。同时由于主立板占了支撑架的主要重量，通过将主立板分成四块，有效降低了主立板的搬运难度，之后再在上面板上安装临时吊耳，主立板在焊接后也方便吊运，在装配到位后，将临时吊耳拆除即可。

附图说明

图1为本发明的拉紧滚筒支撑架的立体结构示意图。

图2为本发明的拉紧滚筒支撑架的主视图。

图3为本发明的主立板的结构示意图。

图中：主立板1、第一钢板11、第二钢板12、第三钢板13、第四钢板14、左端板2、右端板3、上面板4、下面板5、三角板6、盖板7、横筋板8、立筋板9。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

文中所述的上、下、左、右等方位，均是相对图中位置而言。文中所述的外侧面以及内侧面是相对拉紧滚筒支撑架而言。装配机头架时需要两个平行的拉紧滚筒支撑架作为支撑。两个拉紧滚筒支撑架相正对的一侧为内侧面，两个拉紧滚筒支撑架相背离的一侧为外侧面。

请参看图1至图3，拉紧滚筒支撑架包括主立板1、左端板2、右端板3、上面板4、下面板5、两个三角板6、盖板7、横筋板8、立筋板9，所述主立板1的左侧与左端板2焊接，主立板1的右侧与右端板3焊接，主立板1的上端与上面板4焊接，主立板1的下端与下面板5焊接，所述三角板6的一个直角边与下面板5焊接，三角板6的另一个直角边与左端板2或右端板3焊接，三角板6的斜边与盖板7焊接，横筋板8和立筋板9与主立板1的内侧面和外侧面焊接，所述主立板1包括第一钢板11、第二钢板12、第三钢板13、第四钢板14，第一钢板11的下端与第二钢板12的上端焊接，第二钢板12的右端和第三钢板13的左端焊接，第二钢板12和第三钢板13设有相互卡合的凸台，使得第二钢板12和第三钢板13的焊缝为S形，所述第三钢板13的上端与第四钢板14的下端焊接，第三钢板13的上端设有凹槽，第四钢板14的下端卡合在凹槽中。

本发明的主立板1起到主体的承重作用。主立板1的左侧与左端板2焊接，具体的说是垂直焊接，支撑架的宽度为一米，因此左端板2的宽度也为一米。左端板2用于连接后主立柱。右端板3、上面板4和下面板5与主立柱也是垂直焊接且宽度为一米。后主立柱和前主立柱要与机头架的底座连接，且宽度较窄，因此容易与本发明的拉紧滚筒支撑架在连接处会应力集中。通过设置三角板6，能够有效改善应力集中的问题横筋板8和立筋板9起到提高主立板1支撑强度的作用。

主立板1如果是铸造而成，则可以一体成型加工而成。但是铸造件的机械性能较差，无法满足机头架的使用要求。同时，由于工件尺寸非常大，铸造难度也会明显提升，因此本发明的主立板1所用到的钢板是轧制件。作为轧制件，钢板的尺寸受到轧机以及运输的局限，一般为矩形且尺寸有限。本发明的主立板1由多块钢板焊接而成，克服了钢板尺寸限制的问题。多块钢板拼焊考虑的问题较多。例如，焊接复杂程度、拼焊后主立板1的支撑强度等。本发明将主立板1分成四块，且第二钢板12和第三钢板13之间的焊缝为S形，第三钢板13的上端设有凹槽，拼焊成的主立板1受力分布较为均匀，且能够避免焊缝处承受太大压力，导致主立板1在焊缝处发生断裂。

鉴于本发明的拉紧滚筒支撑架在使用过程中，中段处于架空状态，且主要承重也在中段，而组件1和组件2之间的焊缝也在中段，组件1和组件2之间的焊缝是受力的薄弱位置。在长期受力过程中，该处容易发生疲劳断裂等问题。以下将通过对照实验来证明本发明的S形焊缝相对于平齐的焊缝具有更好的力学性能。同时，由于本身工件的尺寸非常大，制作花费的时间比较久，为了降低实验成本和实验难度，本发明将工件的尺寸等比例缩小10倍后进行实验。

其中，对照组采用的焊接方式是用整块钢板先切割出形状相同的等比例的主立板，再从主立板的中间竖直向下，一分为二切断，然后再进行焊接，形成平齐焊缝。实验组为本发明的主立板等比例缩小10倍的主立板。

实验检测的项目有焊缝的抗拉强度、抗压强度、抗疲劳强度、抗弯强度、抗剪强度。实验结果如表一所示：

	对照组	实验组
			抗拉强度(MPa)	545	613
抗压强度(MPa)	353	355
			抗疲劳强度(MPa)	236	273
抗弯强度(MPa)	576	625
			抗剪强度(MPa)	538	596

上述实验结果表明，本发明的S形焊缝的主立柱与常规的焊缝相比力学性能较为优异，尤其是在抗拉强度、抗疲劳强度和抗剪强度的性能上。支撑架上方有拉紧滚筒，还有拉紧带，在拉紧带的作用下，拉紧滚筒支撑架在水平方向上承受较大的拉力，并且在振动作用下，长期运行时，焊缝容易疲劳断裂，同时，焊缝左右承受的压力不同，因此容易因受力不均而承受较大剪应力，本发明的S形焊缝的抗拉强度、抗疲劳强度、抗剪强度比齐焊缝抗剪强度高，也就意味着寿命能够得到延长。

第二钢板12和第三钢板13的S形焊缝更准确的说是“竖”→“横”→“竖”形式的焊缝。对于第二钢板12或第三钢板13来说，无论是切割或是焊接均非常方便。在一较佳实施方式中，所述第二钢板12和第三钢板13的焊缝在转角处为圆角。如此，能够避免转角处的应力集中。由于本发明的拉紧滚筒支撑架的尺寸非常大，容易发生焊缝变形，对于焊缝的质量要求比较高，因此本发明还提供一种拉紧滚筒支撑架的制备方法。同时，在作业前，还需要对工作人员进行培训，确保施工人员熟知工艺制造技术流程、安全操作规程、质量要求等各项内容。为了满足焊接作业要求，还制作了规格尺寸为18000mm×2500mm组焊装置作业平台，作业平台平面度≤3mm。焊接过程均在作业平台上进行。

在一较佳实施方式中，焊接采用熔化极混合气体保护焊(Ar80％+CO220％)，丝型号为ER50-6，直径为φ1.2mm。焊接参数:焊接电流230～260A，焊接电压：23～29V，焊接速度：350～450mm/min。焊工人数：2人。

每完成一次焊接，需要用经纬仪对工件进行整体测量平面度、扭曲度等数据，符合要求后方可进行下一次焊接。在工件焊接过程中，不得移动工件。缝成形应均匀，不得有裂纹，未融合、夹渣、焊瘤、咬边、弧坑、针状气孔等缺陷，对接焊缝应达到二级焊缝质量等级要求。在焊接过程中,每层施焊前要对前道焊缝进行检查,若有缺陷,需进行处理,重新施焊,至直检查合格后方可施焊。

焊接过程中，若存在焊缝缺陷，按相关QXBMJ1301-2014《焊缝返修程序》执行。对气孔、夹渣、焊瘤、余高过大之缺陷，应用磨光机去除。对焊缝尺寸不足、局部缺陷、咬边、弧坑不满等缺陷应焊补。有缺陷时，根据缺陷的位置、深度，用磨光机或碳弧气刨清除缺陷。缺陷为裂纹时，探伤缺陷为裂纹时，在碳弧气刨前应查明裂纹的起止点，在起止点分别钻φ14mm的止裂孔，彻底清除裂纹后并加工成侧边斜面角大于10°的凹槽。气刨时应将刨槽开成每侧边坡口面角度大于15°的坡口形状，并修整表面、清磨去除气刨渗碳层，必要时应用渗透探伤方法确定裂纹已彻底清除。同一部位补焊不宜超过2次。

具体的，本发明的拉紧滚筒支撑架的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：拼焊主立板1；分以下三步进行：

步骤S101，第一钢板11的下端和第二钢板12的上端进行组合拼焊，形成第一组件；

步骤S102，第三钢板13的上端和第四钢板14的下端进行组合拼焊，形成第二组件；

步骤S103，第一组件的右侧和第二组件的左侧进行组合拼焊，形成主立板1；

步骤S101和步骤S102可调整先后顺序，由于钢板的尺寸有限，同一块钢板并不能切割出第一组件或第二组件，因此，本发明先用整块切割出第一刚板和第二钢板12，再通过焊接形成第一组件。同样的，用整块切割出第三钢板13和第四钢板14，再通过焊接形成第二组件。之后再将第一组件和第二组件焊接成主立板1。钢板在切割前要进行校正以确保平整度，在切割过程中需要加工出坡口，以便于后续焊接。考虑到主立板1的外形尺寸跨距大，为减少翻转次数和降低坡口加工难度，第一钢板11、第二钢板12、第三钢板13、第四钢板14采用V型坡口平对接焊接，焊缝坡口间隙为2～3毫米。在焊接前，先将焊缝两侧设置引弧板和熄弧板。焊接过程中利用样板来保证拼接间隙为2～3毫米。同时，在焊缝两侧的下方还垫有4毫米厚、30毫米宽的垫铁，起到防止焊接变形的作用，同时也能避免焊接时由于焊透导致工件粘在作业平台上。为了避免移动，还需要在焊缝附近用卡兰将工件固定在作业平台上。

在一较佳实施方式中，在S型焊缝两侧还分别对接上一块加强板进行坡口焊接，如此，能够起到加固的作用，防止焊接以及工件翻身时发生变形。第一组件和第二组件在正面焊后，用工艺槽钢与两块加强板焊接，以增加S型焊缝处的强度，在对主立板1翻面时，可饱和焊缝并防止主立板1变形。对于S型焊缝转弯处的圆弧，必须要连续焊接，不得停弧起弧。

步骤S2：拼焊主立板1外侧面各组件：

将主立板1水平固定在作业平台上，以主立板1的上端面及左端面为基准，从左向右依次焊接外侧面的横筋板8、立筋板9、托辊支座，焊接方式为跳焊；

跳焊有助于焊缝散热，尽快冷却定型。横筋板8、立筋板9以及托辊支架在跳焊后，后续翻面还需要补焊，因此，跳焊的总长为整条焊缝长度的一半，之后补焊再焊接另一半。在一较佳实施方式中，点焊缝长度为20～30mm。

步骤S3：拼焊上面板4、下面板5、左端板2、右端板3以及主立板1内侧面的各组件，焊接方式为全焊，分以下步骤进行：

步骤S301，将主立板1翻面并找正、垫高，使主立板1水平放置；

主立板1的起吊和翻转使用多台吊车进行。操作时，多台吊车的动作需同时进行，使工件始终处于平衡平稳状态，避免工件发生变形。翻面后主立板1的上下位置不变，左右位置互换。

步骤S302，将主立板1与上面板4进行拼焊，并在上面板4上焊接临时吊耳；

主立板1与上面板4的焊接采用全焊的方式，焊接时，先对靠近内侧面的一半焊缝进行焊接，等翻面之后再对靠近外侧面的一半焊缝进行焊接。临时吊耳用于方便起吊支撑架，在拉紧滚筒支撑架制作完成之后，将临时吊耳敲掉即可。

步骤S303，以主立板1的上端面及左端面为基准，从左向右依次焊接内侧面的横筋板8、立筋板9；

步骤S304，将主立板1与下面板5、左端板2、右端板3进行拼焊；

步骤S305，将一个三角板6与下面板5、左端板2进行拼焊，将另一个三角板6与下面板5、右端板3进行拼焊；

上述焊接完成后，可以在上面板4和主立板1之间、上面板4和左端板2之间、上面板4和右端板3之间，每隔一段距离焊接三角筋板进行加固。

步骤S4：将主立板1第二次翻面，组焊外侧面的高立筋，并焊接主立板1的外侧面的横筋板8、立筋板9、托辊支座的剩余焊缝以及焊接上面板4、下面板5、左端板2、右端板3、三角板6的外侧焊缝。

制备出的拉紧滚筒支撑架的各项性能检测如表二和表三所示，拉紧滚筒支撑架的变形量、平面度等得到了有效控制，同时焊缝的焊接质量等级达到了二级，符合拉紧滚筒支撑架的使用要求。

表二：拉紧滚筒支撑架各项性能

与此同时，还检测了拉紧滚筒支撑架的焊接质量，检测结果如表三所示：

表三：焊缝缺陷及焊接质量等级

裂纹	无
		焊透	无
熔合	无
		气孔	无
夹渣	无
		焊瘤	无
余高过大	无
		咬边	无
弧坑不满	无
		焊缝焊接质量等级	Ⅱ级

如此，制作出两个拉紧滚筒支撑架即可用于制作机头架。两个拉紧滚筒焊接完成后，以左端面为基准，保证总长度尺寸一致，如果不一致，那么就用半自动火焰切割修复右端板3。总高度也是同样的处理方法，不再复述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种拉紧滚筒支撑架，其特征在于：包括主立板、左端板、右端板、上面板、下面板、两个三角板、盖板、横筋板、立筋板，所述主立板的左侧与左端板焊接，主立板的右侧与右端板焊接，主立板的上端与上面板焊接，主立板的下端与下面板焊接，所述三角板的一个直角边与下面板焊接，三角板的另一个直角边与左端板或右端板焊接，三角板的斜边与盖板焊接，横筋板和立筋板与主立板的内侧面和外侧面焊接，所述主立板包括第一钢板、第二钢板、第三钢板、第四钢板，第一钢板的下端与第二钢板的上端焊接，第二钢板的右端和第三钢板的左端焊接，第二钢板和第三钢板设有相互卡合的凸台，使得第二钢板和第三钢板的焊缝为S形，所述第三钢板的上端与第四钢板的下端焊接，第三钢板的上端设有凹槽，第四钢板的下端卡合在凹槽中。

2.一种拉紧滚筒支撑架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：拼焊主立板；分以下三步进行：

步骤S101，第一钢板的下端和第二钢板的上端进行组合拼焊，形成第一组件；

步骤S102，第三钢板的上端和第四钢板的下端进行组合拼焊，形成第二组件；

步骤S103，第一组件的右侧和第二组件的左侧进行组合拼焊，形成主立板；

步骤S2：拼焊主立板外侧面各组件：

将主立板水平固定在作业平台上，以主立板的上端面及左端面为基准，从左向右依次焊接外侧面的横筋板、立筋板、托辊支座，焊接方式为跳焊；

步骤S3：拼焊上面板、下面板、左端板、右端板以及主立板内侧面的各组件，焊接方式为全焊，分以下步骤进行：

步骤S301，将主立板翻面并找正、垫高，使主立板水平放置；

步骤S302，将主立板与上面板进行拼焊，并在上面板上焊接临时吊耳；

步骤S303，以主立板的上端面及左端面为基准，从左向右依次焊接内侧面的横筋板、立筋板；

步骤S304，将主立板与下面板、左端板、右端板进行拼焊；

步骤S305，将一个三角板与下面板、左端板进行拼焊，将另一个三角板与下面板、右端板进行拼焊；

步骤S4：将主立板第二次翻面，组焊外侧面的高立筋，并焊接主立板的外侧面的横筋板、立筋板、托辊支座的剩余焊缝以及焊接上面板、下面板、左端板、右端板、三角板的外侧焊缝。

3.如权利要求2所述的拉紧滚筒支撑架的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，第一钢板、第二钢板、第三钢板、第四钢板采用V型坡口平对接焊接，焊缝坡口间隙为2~3毫米。

4.如权利要求2所述的拉紧滚筒支撑架的制备方法，其特征在于：在焊接过程中，焊缝两侧下方垫有3~5毫米厚，25~35毫米宽的垫铁。