铝电解多功能机组T形钢偏轨主梁预制拱度的确定方法.pdf

第29卷第3期
有色矿治
Vol 29. No3
2013年6月
NON-FERROUS MINING AND METALLURGY
June 2013
文章编号:1007-967X(2013)03-0054-03
铝电解多功能机组T形钢偏轨主梁预制拱度的确定方法
郭春凤,卢胜奎
中国有色(沈阳)治金机械有限公司,辽宁沈阳110141]
摘要:本文详细地阐述了铝电解多功能机组T形钢宽翼缘偏轨主梁预制拱度的确定方法,首先
确定T形钢宽翼缘偏轨箱形主梁主腹板的预制拱度,然后将主梁副腹板预制拱度值参见
主腹板焊后值计取,最后再通过调整主梁纵向焊缝的焊接顺序来预制主梁的拱度,此方法
在实际应用中不仅能保证主梁的使用性能,而且可以缩短制造周期,提高生产效率
关键词:T形钢;偏轨箱形主梁;拱度
中图分类号:TF351
文献标识码:A
前言
变形的附加爬坡阻力,而且还会产生小车下坡时的
下滑力而出现制动后的自滑移现象,影响小车的精
铝电解多功能机组是预焙阳极铝电解生产的专确定位。国内生产的铝电解多功能机组中的主梁制
用设备。主梁是其主要承载部件。传统的主梁多采造和验收时执行的是桥式起重机标准,即小车靠
用宽翼缘偏轨箱形主梁,见图1中(a)所示,主梁的边时主梁的实有上拱度应不低于0.71-/1000,主梁
上盖板与主腹板的角焊缝为承受轮压的承轨工作焊在组成桥架后跨中上拱度应为(0.9~1.4)L
缝,因此该角焊缝要求焊透。该角焊缝焊接制造时10002。对于铝电解多功能机组中传统的宽翼缘偏
难于保证焊缝在全长上都能均匀焊透,一般必须在轨箱形主梁制造时,为达到上述标准,主梁腹板的预
背面用电弧气创作清根处理。清根会使主梁产生较制拱度值取经验数值(1.8~2.0)L/1000。但对于
大变形,并增加工期和成本。因而近年来设计了TT形钢宽翼缘偏轨箱形主梁制造时,由于主腹板中
型钢来解决承轨纵向熔透角焊缝制造上的困难,从性轴与T形钢和钢板的焊缝不重合,焊缝纵向收缩
而产生了T型钢宽翼缘偏轨箱型主梁,减少了主梁时引起主腹板挠曲变形,故取该经验值误差较大,这
应力集中程度和增加了承轨部位的可靠性。T形钢时不得不采用火焰校型的方法修正拱度,而火焰校
宽翼缘偏轨箱形主梁的截面如图1中(b)所示。
型后会存在影响主梁强度的残余应力。为了使T
形钢宽翼偏轨箱形主的拱度能够满足桥式起重
腹板
主板副腹板
机的标准要求,采用先计算T形钢宽翼缘偏轨箱形
钢板
主梁主腹板的预制拱度,然后将主梁副腹板预制拱
度值参见主腹板焊后值计取,最后再通过调整主梁
(a)
纵向焊缝的焊接顺序来预制主梁拱度的方法,收到
图1宽翼缘偏轨箱形主梁截面
了较好的效果。
在铝电解多功能机组中,主要部件主梁拱度值
的大小将直接影响机组的使用性能。因机组主梁结2T形钢偏轨箱形主梁主腹板预制拱
构是一个弹性体,当小车负荷运行时会引起主梁的
度的确定
弹性下挠变形,增加了小车的运行阻力。为了抵消
下挠变形,在制造主梁时需将主梁做成上拱形,因而
由于T形钢宽翼缘偏轨箱形主梁主腹板的T
主梁拱度值的大小会影响小车的运行质量。当主梁形钢与钢板的焊缝与主腹板的中性轴不重合,即焊
拱度过大时会引起小车空载运行时爬坡或下滑,当缝在中性轴的上方,焊接时焊缝纵向收缩引起主腹
主梁拱度不足时,小车负载运行时就会出现主梁下板向中性轴方向的挠曲变形,见图2所示。因此,主
挠,而主梁下挠不仅会引起小车运行时要克服轨道腹板预制拱度时应考虑该挠曲变形值,即主腹板的
收稿日期:2013-03-17
作者简介:郭春风(1979-),女,工程硕士学位,工程师,主要从事新产品设计研发工作。
第3期
郭春风等:铝电解多功能机组T形钢偏轨主梁预制拱度的确定方法
预制拱度值在经验数值(1.8~2.0)L-/1000的基础上
A2--T形钢下部矩形的截面积,即A2=(H
再加上T形钢与钢板纵向焊缝引起的弯曲挠度值
d)a1=15, 1 cm
形钢
A3-一钢板的截面积,即A=H2a2=172.7cm2
T形钢上部矩形截面的形心纵坐标,y1
0.8c
钢板
图2T形钢与钢板纵向焊缝收缩引起的挠曲变形
y2“-T形钢下部矩形截面的形心纵坐标,y2
T形钢与钢板的纵向焊缝引起的弯曲挠度值,
d=9.15cm;
可按下式进行估算
fo=0.86×106 K sql、2[3
8
钢板截面的形心纵坐标,y2一2+H
式中f6…一构件挠度;
03.05cm;
c-一焊缝中心到截面中性轴的距离;
计算焊缝中心到截面中性轴的距离e得:
焊接线能量;
e=y-h1
(3)
Lo一构件长度;
代入相关数值得:y=73.844cm,e=57.144cm。
I一截面通过形心X轴的惯性矩
T型锅?
以长度=29100mm(跨度为L=28000mm)
B=348
的主梁为例进行计算说明,其主梁截面图见图3所
xt
【处放大
示,上下翼缘板、T形钢及腹板的材质均为Q345B。
1486
60
?
钢板
图4T形钢腹板截面计算简图
2.2焊接线能量q、的确定
由于T形钢是采用H型钢气割而成,腹板的另
图3T形钢宽翼缘偏轨箱形主梁截面
一部分也气割而成,因此,焊接气割板边时,焊接线
1焊缝中心到截面中性轴的距离e的确定
能量q、按下式进行计算
根据图3绘制出的T形钢腹板截面计算简图
q
(见图4所示),计算T形钢宽翼缘偏轨箱形主梁主式中q、一焊接非气割板边时的焊接线能量;
腹板截面中性轴y,得:
q。估算的一个板边的气割线能量。
Ay1+A]y2+Agy
由于未确定焊接参数,则可根据焊缝尺寸来选
A1+A2十
(2)
择q、,表1为用焊缝熔敷金属截面积F或角焊缝
式中A1-T形钢上部矩形的截面积,即A1=Bd焊脚K确定q的表(用于低碳钢和屈服点低于
=55.68cm
350MPa的低合金钢)。
表1焊接线能量与K及FHI的近似关系
焊接方法
已知焊角高(K/cm)
已知熔敷金属截面积(FH/cm
焊条电弧焊
40000K2(J/cm
q,=(42000~50000)FH(J/cr)
埋弧焊
q=30000K2(J/em)
q、=(61000~66000)FH(J/cm)
C()2保护焊
'、=20000K2(J/cm)
q、=3700Fr(J/cn)
T形钢与钢板焊接时采用埋弧焊多道焊焊接,
k1=1+85esn[
根据表1取q=64000Ea(J/cm)。焊接时每道焊式中es一材料的屈服应变;
缝的塑性变形区互相重叠,则FH:为一道焊缝的截
n焊道数。
面积应再乘以系数k1。
由于主腹板的材质为Q345B,则o、=345MPa,