Технология производства стрел портальных кранов. Изготовление стрелы крана из труб.

Металлоконструкцию стрелы собирают и сваривают из деталей, изготовляемых из листовой стали СтЗ и цельнотянутых стальных труб различного диаметра из стали 20. Трубчатые конструкции стрел более рациональны с точки зрения снижения эффекта от ветровой нагрузки; обладают меньшей парусностью, так как они имеют меньшую наветренную площадь порядка до 40 % и очень удобны для покраски и осмотров. Трубы имеют одинаковую жесткость во всех направлениях, могут применяться более длинными и не нуждаются в соединительных элементах. Для предохранения внутренних стенок труб от коррозии торцы труб заглушаются. Недостатком трубных конструкций является большая их стоимость из-за стоимости самих труб, фасонного обжига концов и большой трудоемкости и стоимости сварных ручных работ. Но, несмотря на эти недостатки, в ряде случаев трубы являются незаменимым материалом для производства металлоконструкций колонн башенных кранов, стрел экскаваторов и др. Так, в роторных экскаваторах длина стрел достигает 90 000 мм и более.

Трубчатые стрелы в основном применяют в портальных кранах грузоподъемностью от 3 до 15 т. Основная часть стрелы портального крана имеет в пространстве треугольное сечение. Стрела портального крана состоит из нижнего пояса, верхней несущей трубы, соединенной с нижним поясом с помощью боковых раскосов, корпусов подшипников концевых узлов стрелы и двух проушин для соединения с механизмом изменения вылета стрелы и контргруза.

При изготовлении стрелы необходимо выполнять следующие технические требования:

• допуск соосности осей корпусов подшипников и проушин 1 мм на длине 1000 мм;
• допуск перпендикулярности осей корпусов подшипников и проушин по отношению к продольной оси стрелы 1 мм на 1000 мм длины;
• допуск параллельности осей корпусов подшипников и проушин 3 мм на 1000 мм длины;
• размеры 25 930 ± 10 мм и 6700 + 5 мм обеспечить подрезкой трубы;
• сварка электродом Э42А (ГОСТ 9467 —75);
• сварные швы контролировать внешним осмотром и гаммографированием из расчета не менее одного снимка на каждый стык;
• запрещается собирать стрелу при сильном ветре на открытой площадке, во время атмосферных осадков и при температуре ниже —15 °С;
• сваривать стрелу должны только дипломированные сварщики.

Учитывая большие габариты и высокие технические требования, предъявляемые к точности изготовления, стрелу собирают и сваривают из отдельных, предварительно обработанных элементов на специальном стенде. Стенд состоит из двух стоек на которых расположены опоры для установки корпусов подшипников концевых узлов стрелы, двух кронштейнов для установки проушин, установочных призм, расположенных на стеллаже.

Перед сборкой и сваркой каждой очередной стрелы стенд проверяют на правильность размеров, диагоналей, плоскостности и расположение кронштейнов, обеспечивающих точное расположение проушин относительно осевой линии. Проверяют при установленных фальшвалах и с применением проверенной рулетки, натянутой струны, отвесов, уровней и нивелира.

Вначале нивелируют стойки и установочные призмы в следующем порядке. На одной из стоек устанавливают нивелир, а на другой — линейку с делениями, проградуированную от основания плиты. Фиксируют положение оси нивелира по шкале нивелира и далее через нивелир считывают показание на линейке, установленной на другой стойке. При правильной установке стоек показания на шкалах нивелира и линейки должны быть одинаковыми. Последовательно переустанавливая линейку на призму с эталонным валиком, определяют необходимый размер Б = Ь-а; он должен быть постоянным для всех призм. В случае непостоянства размера Б имеем погрешность установки призм по высоте. Для проверки правильности установки призм по размерам А и Б производят натяжку струны по центру призм, определяют фактические размеры А и Б и сравнивают их с требуемыми размерами по чертежу. Далее производят контроль теоретической оси стрелы и размеров 25 930 ±10 мм; 6700 ± 5 мм; 4500 ± 5 мм; 1800 ± 3 мм и 1600 + 3 мм. На стойки устанавливают опоры для фальшвалов на размеры и на расстоянии L = 25 930 ± 10 мм. Размеры А и Б регулируют с помощью установочных колеи. Размер L регулируют перемещением левой опоры в пазах стойки. Правую опору закрепляют жестко. Линейные размеры замеряют С помощью рулетки. На соответствующие расстояния 6700 ± ± 5 мм и 4500 + 5 мм устанавливают кронштейны для проушин. И опоры и кронштейны заводят фальшвалы и натягивают струпу па фальшвалы опор таким образом, чтобы она делила фальшвалы по размерам А и В. Делят фальшвалы в кронштейнах по размерам а и б и от зафиксированных размеров опускают отвесы. При правильной установке кронштейнов отвесы должны совпадать с натянутой струной.

После проверки стенда собирают и сваривают стрелу из предварительно обработанных элементов. Несущие элементы получают из труб путем резки последних на соответствующие длины согласно рабочему чертежу ножовочными пилами или дисковыми фрезами. При этом трубы устанавливают на размер по упору с базированием в призмах. Кромки на концах несущих элементов разделывают под сварку. Кроме того, некоторые несущие элементы, расположенные на концах стрелы, подвергают гнутью .на соответствующий угол на специальной установке и фасонной обработке их концов по шаблону для соединения их друг с другом и с корпусами подшипников и проушинами.

Существуют два варианта соединения несущих труб: с помощью втулок и введением одной трубы в другую.

По первому варианту перед стыковкой труб внутрь устанавливают втулку по фактическим внутренним диаметрам труб с оставлением зазора между стыкуемыми трубами 4 —5 мм. Затем сваривают электродом Э42А вручную без кантовки. Первые три прохода сваривают электродом диаметром 3 мм при 120 А и 110 В, остальные —электродом диаметром 4 мм при 180 А и 160 В. После каждого прохода швы зачищают. По второму варианту перед стыковкой трубы подвергают окуполиванию на установке ТВЧ. Затем одну трубу вводят в другую и сваривают. Эксплуатация трубчатых стрел показала, что самым надежным видом соединения является соединение труб по второму варианту. При первом варианте соединения труб значительно усложняется контроль соединения гаммопросвечиванием, и при эксплуатации происходит ослабление соединения втулка —труба, что приводит к выходу соединения из строя.

Все трубы, идущие на нижнюю решетку и боковые раскосы, после резки их на соответствующие длины подвергают окуполиванию и прорезке в них пазов для соединения с косынками. Трубы подвергают окуполиванию на установке ТВЧ с частотой тока 2500 Гц или в штампах. Установка ТВЧ представляет собой станок, на котором крепятся вращающийся барабан /, задняя бабка с гидронасосом и зажимом и индуктор. Барабан имеет четыре ролика, из которых два рабочих конических ролика и два направляющих цилиндрических. Задняя бабка, имеющая два гидроцилиндра с рабочим давлением 4,4 МПа (45 кгс/см2), служит для закрепления трубы и подачи ее в барабан. Индуктор служит для нагрева трубы до 900 —960 °С. Частота вращения барабана составляет 65 —100 об/мин. Затем трубы поступают на горизонтально - фрезерный станок для прорезания в них пазов дисковой фрезой, при этом трубу устанавливают в призмы. Пазы должны лежать в одной диаметральной плоскости. Допустимое отклонение не более 0,5 мм. Это условие выполняют применением подводимого упора.

Корпусы подшипников и проушины обрабатывают на металлорежущих станках в окончательный размер. Стрелу собирают в следующем порядке: на фальшвалы опор устанавливают корпусы подшипников с выдерживанием размеров между ними 3370 ± ± 3 мм и 1000 ± 5 мм с помощью установочных колец, и на призмы устанавливают нижние несущие элементы, стыкуют их и прихватывают.

Далее последовательно подводят гнутые концы несущих элементов к корпусам подшипников и к состыкованным основным трубам. Концы труб подгоняют, зачищают и прихватывают. По окончании сварки швы проверяют внешним осмотром и гаммографированием. По концам стрелы устанавливают и прихватывают распорные пластины и связи из раскосов. Косынки заводят в пазы труб до полного их заполнения до установки на стрелу.

Подгонка разрешается только за счет косынок. Раскосы устанавливают от нижнего конца стрелы к верхнему. На фальшвалы кронштейнов устанавливают проушины и фиксируют их положение с помощью штырей. Заводят конец верхней несущей трубы в палец проушины, а второй конец трубы устанавливают на регулируемую подставку приспособления и отрегулируют положение трубы по высоте и по центру стрелы.

Устанавливают и прихватывают боковые решетки с двух сторон. Пристыковывают и сваривают две верхние трубы к проушине с правой стороны и корпусам подшипника. Доустанавливают боковые и верхнюю решетки. Подгоняют и прихватывают проушину для контргруза, две верхние трубы с левого конца стрелы и вертикальные листы в головной и хвостовой частях стрелы.

После проверки сборки ОТК стрелу сваривают. Накладку сварных швов следует выполнять только в горизонтальном положении, избегая боковых и потолочных швов. Стрелу сваривают одновременно два сварщика симметрично относительно продольной оси стрелы. Затем снимают стрелу со стенда и между корпусами подшипников устанавливают и прихватывают электросваркой временные распорки из уголков.

Последовательно кантуя стрелу на одну из боковых сторон с опорой на подставки, выполняют окончательную сварку всех швов стрелы (в горизонтальном положении). После сварки стрелу устанавливают в рабочее положение, снимают временные распорки, зачищают сварные швы и острые кромки.

В корпусы подшипников и проушины вставляют фальшвалы и по ним с помощью рулетки проверяют все геометрические параметры стрелы согласно рабочему чертежу и ТУ на изготовление. Данные замеров заносятся в паспорт стрелы.

По окончании контроля внутрь стрелы устанавливают, состыковывают и прихватывают с последующей сваркой лестницы, площадки, ограждения с постановкой скоб и болтов. Свариваемые швы зачищают и устраняют острые кромки. Грунтуют стрелу согласно технологическому процессу и маркируют.