3.4.6. Изготовление стрелы из труб

Металлоконструкцию стрелы (рис. 3.41) собирают и свари­вают из деталей, изготовляемых из листовой стали Ст3 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 (рис. 3.41) состоит из нижнего пояса 1, верхней несущей трубы 3, соединенной с нижним поясом с помощью боковых раско­сов 4, корпусов подшипников концевых узлов стрелы 2 и двух проушин 5 для соединения с механизмом изменения вылета стрелы и контргруза.

Рис. 3.41. Стрела трубчатая

При изготовлении стрелы необходимо выполнять следующие технические требования:

а) допуск соосности осей корпусов подшипников и проушин 1 мм на длине 1000 мм;

б) допуск перпендикулярности осей корпусов подшипников и проушин по отношению к продольной оси стрелы 1 мм на 1000 мм длины;

в) допуск параллельности осей корпусов подшипников и проу­шин 3 мм на 1000 мм длины;

г) размеры 25 930 ± 10 мм и 6700 ± 5 мм обеспечить подрез­кой трубы;

д) сварка электродом Э42А (ГОСТ 9467—75);

е) сварные швы контролировать внешним осмотром и гаммографированием из расчета не менее одного снимка на каждый стык;

ж) запрещается собирать стрелу при сильном ветре на откры­той площадке, во время атмосферных осадков и при температуре ниже —15 °С;

з) 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 (рис. 3.42). Стенд состоит из двух стоек 1, на которых расположены опоры 6 для установки корпу­сов подшипников концевых узлов стрелы, двух кронштейнов 8 для установки проушин, установочных призм 4, расположенных на стеллаже 11.

Рис. 3.42 Стенд для сборки трубчатой стрелы

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 1 и установочные призмы 4 в следующем по­рядке. На одной из стоек устанавливают нивелир 5, а на другой — линейку с делениями 2, 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 3, определяют необходимый размер ; он должен быть постоянным для всех призм. В случае непостоянства размера 6 имеем постоянным для всех призм. В случае непостоянства размера 6 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 6 для фальшвалов 12 на размеры А и Б и на расстоянии L = 25 930 ± 10 мм. Размеры А и Б регулируют с помощью установочных колец. 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 8 для проушин. В опоры и кронштейны заводят фальшвалы 9 и натягивают стру­ну 7 на фальшвалы 12 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 10. 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 (рис. 3.43, а) и введением одной трубы в другую (вид б). По первому варианту перед стыковкой труб внутрь устанавли­вают втулку по фактическим внутренним диаметрам труб с остав­лением зазора между стыкуемыми трубами 4—5мм. 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.

Рис. 3.43. Схема соединения несущих труб

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 (рис. 3.44) с часто­той тока 2500 Гц или в штампах.

Рис. 3.44. Схема установки для окуполивания труб

Установка ТВЧ представляет собой станок, на котором крепятся вращающийся барабан 1, задняя бабка с гидронасосом 3 и зажимом 4 и индуктор 2. Барабан имеет четыре ролика, из которых два рабочих конических ролика 5 и два направляющих цилиндрических 6. 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 (рис. 3.45) для прорезания в них пазов дисковой фрезой 4, при этом трубу 3 устанавливают в призмы 2. Пазы должны лежать в одной диаметральной плос­кости. Допустимое отклонение не более 0,5 мм. Это условие вы­полняют применением подводимого упора 1.

Рис. 3.45. Эскиз обработки пазов в трубах на горизонтально-фрезерном станке

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 (рис. 3.46, а). 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 (вид б). 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 (вид в). После про верки 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).

Рис. 3.46. Эскизы сборки и сварки трубчатой стрелы

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.