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1、铸造起重机检修孔与仑门开裂原因分析及加固设计改进的探讨第25卷第5期(总第117期)Vo1.25No.5(SUMNo.117)机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVEL0PMENT2010年10月Oct.2OH铸造起重机检修孔与仑门开裂原因分析及加固设计改进的探讨马天平(太原重工技术中心,山西太原030024)【摘要】根据多年来从事起重机设计和铸造起重机主要承载结构焊缝开裂现场处理方案,修复工艺的制定,以及对现代冶金起重机在设计可靠性分析的情况下总结出铸造起重机仑门及大车检修孔开裂,修复,加固的意见和设计改造观点,供同行参考借鉴.【关键词】铸造起重机结构;开裂;加固【
2、中图分类号】TH21【文献标识码】A【文章编号】1003773X(2010)050086030引言某冶金企业2004年投人使用的4台225/7524.5m铸造起重机,其中一台满负荷工作(设计工作制为M7)使用到2008年12月发现主梁大车运行检修孔的4角焊缝及母材开裂,以及主梁仑门4角有不同程度的开裂.文中主要分析以上两部位的开裂原因以及加固方案和今后设计的改进.1各部位的开裂情况1.1主梁大车运行检修孔开裂位置及长度(见图1)主梁(2)大车运行检孔孔/司棚j獭9主梁(1)图1主梁大车运行检修孑L开裂示意图主梁及检修孔的结构:主粱断面图,见图2;主梁大车运行检修孔结构,见图3;大车运行检修孔剖
3、视图,见图4.图2主梁断面图图3A_A剖视图门内音口筋图见图6.结构材料均为Q345B,主梁跨中端面的最大应力理论计算和现场负载的强度测试均不高,在允许范围内,安全裕度较大.主梁的刚度为f/1500,在满负荷的情况下,跨中的最大变形垂直位移16mm.一10300X700L125810.Iff,I-量?暑l.?毗IIlJf,f曩驾f一l300.A305o图4A向图(图2的A向)1.2两主梁副板上的进门,门的圆弧角也有不同程度的开裂,见图5图5主梁仑门开裂示意图2主梁的负荷情况主梁的主小车有8个车轮,每个车轮的轮压为450kN,由于场地的工艺布置,起吊负荷以及兑铁水均在主梁两端大车运行检修孔附近位
4、置.基本上每25min一个循环,一天24h约60个循环,一年按使用340天算,约20400个循环,4图6门内加筋示意图1o年约81600次.每个循环车轮通过轨道的次数约为4次,作用在主梁上的载荷次数即4X81600=326400次.每次均为满负荷,负荷作业率已达到A7以上n.3开裂原因分析3.1检修孔四角开裂原因分析1)大车运行检修孔盖圆弧角焊缝及母材开裂,主要是由于工艺载荷主小车作业经常在此区域作业起吊.收稿日期:20100414作者简介:马天平0948一),男,山西娄烦人,大学,教授级高级工程师,从事起重机机械设计工作.?86?第25卷第5期(总第H7期)马天平:铸造起重机检修孔与仑门开裂
5、原因分析及加固设计改进的探讨2)图3中此检修孔的镶圈板厚为20mm,高为200mm,有较大的刚度,但是从主小车轨道方向传递的垂直力只有镶圈中部有一个厚度为10mm的筋板.当主小车位于跨中起吊额定载荷主梁垂直变形约16mm,此时检修孔盖圆弧处垂直变形位移约6mlll,故只靠一个筋板传递力是传不过来的.只有上盖板与检修孔镶圈的焊缝受力,因此此焊缝反复受力变形较大,导致焊缝疲劳开裂,母材也被撕裂.3)此检修孔镶圈圆弧与上盖板装配时间隙过大,导致焊缝质量不高,可能有未焊透,夹杂,气孑L等缺陷.4)R100圆弧角较小,应力集中较大.5)制造时内部残余应力较大,使用后应力释放引起的裂纹.6)起重机运行轨道
6、接头高低差,间隙严重超标,运行时振动冲击较大1.3.2仑门四角开裂的原因分析1)门四角区域应力较大,近163MPa.2)门四角圆弧R100偏小,应力集中较大.3)R100圆弧角初时是气割成形未进行打磨,原始存在切割缺口,尖角或存在着切割裂纹,受载后有疲劳裂纹产生.4)门周围腹板的=j加筋断面一10mm100mm太弱,抗弯扭的模量较小,效果比井字型加筋和镶圈结构差的很多.5)制造时内部的残余应力较大,使用后应力释放引起裂纹.6)起重机运行轨道接头的高低差间隙较大,行走时振动冲击较大.4第一次加固方案4.1检修孔开裂的修复及加固将原裂纹尾部打止裂孔并用气弧刨刨开坡口,进行补焊,探伤检查合格后在检修
7、孔四周即上盖板上面加强补焊一16mm200mm宽的一个环带.见图7.使用6个月后加强板的焊缝已有开裂的.图7检修孔加固断面图4.2副腹板的仑门第一次修复与加固在仑门的外侧(即副腹板外侧)补焊一16mmx1400mnlx2400mm,见图8.该板四周与门孑L的四周开过渡坡口与原母材进行施焊,中间打几个孑L进行铆焊,即加厚仑门的方案.将原仑门装焊后进行使用.使用半年后同样出现了裂纹1#门左下边一10Inlll厚的母板开裂150nllTl,在副腹图8仓门第一次加固图板门外的一16mm厚加强板也在同一方向裂缝纹50mm,其它角也有不同程度的裂纹.5重新加固方案5.1检修孔的加固方案图9中检修孔镶圈圆弧
8、处两侧各加两块一16minx200mm的筋板,将主腹板的受力变形传递到镶圈上来,再传递到副腹板上,使主腹板,上盖板及开孔镶圈和副腹板形成整体同时传递力,同时受力变形,使局部焊缝减少多余受力多余变形,以便提高整体的使用寿命.5.2仑门的加固方案将仑门的副腹板宽1440mm,高2600mm整体切割掉,将制作好的更换副腹板装焊上,此时将门的上下圆弧改为/7340的大圆弧,镶一20mm150mm的圈,此块板由10mm厚改为1603Ill厚,两侧开过渡坡口,与左右腹板进行施焊,上下开45.的坡口与上,下盖板进行施焊.门镶圈的上,下各有一道筋与上,下盖板进行施焊加强,左右各有两道筋板与左右的大隔板进行加强
9、,见图10./主要靠近圆弧处,7k平加1夕f>l删)(图9检修孔改进图200图10仓l】加固图按以上方案加固完成后使用一年均未发现裂纹,目前运行良好.6设计改进对于冶金起重机,工作制较高,特别是大型铸造起重机对于主梁上的必要开孔的加强应特别注意,作者推荐:大车运行机构检修孔的结构应参照按图9进行设计.要设置有足够强度刚度的筋板将主梁的受力变形传递到镶圈上来.使镶圈与上盖板一起受力后变形,从而降低镶圈与上盖板圆弧处焊缝的受力和变形,从而提高整体桥架的使用寿命.对于主梁仑门的改进推荐按图10进行设计.大圆弧门要比四角R100圆弧门低18%,比井字形门降低52%.(下转第89页)?87?第25
10、卷第5期(总第l17期)李军林:DEA方法在电机生产评价中的应用2010年1O月目数:指一定时期内工厂科研能力承担一定级别的科研项目数量,是反映工厂科研能力的重要指标;3)学术论文:指一定时期内发表在各级别学术刊物上的论文数量,是反映工厂研发水平的主要指标.4实例分析以3个生产电机工厂为例,即3个决策单元,介绍DEA方法在工厂生产电机水平评价问题中的应用.输入指标和输出指标数据如表1所示.表13个决策单元实例表输入指标输出指标决策经费人员车间年产发电机科研项目学术论文单元/千万元/名i令顾/篇DMU12.8500412o01702ooDMU23.55505l5o02OHD210DMU33.86
11、oo6l7oo2203501)判断各决策单元是否DEA有效.由模型得决策单元DMU1的DEA模型为:Min010+5i+5;+sD2.81+3.52+3.823+s=2.850021+55022+600A3+s=50004/l1+522+6A3+Sg=40120021+1500/12+170023一s=12001702l+20022+22023一s1702002l+21022+35023一s:3500O(j=1,2,3)s->0.S0用LINGO软件解算,得到最优解:=1,s=syi=5;-S+=0.因此决策单元DMU1的为DEA有效.同理,判断DMU3为DEA有效,DMU2非DEA有效
12、.分析决策单元非DEA有效.2)分析决策单元非DEA有效.决策单元DMu2的最优解为:=0.9758,/1=0.1285,0,G=0.2153,代人公式zo=0oS,Yo=Yo+5,可知要使决策单元DMU2变为DEA有效,则投入经费应减少0-3千万元人民币,人数减少20名,同时年产发电机增加100台.5结论应用DEA方法对电机生产厂家进行相对有效性评价,能够评价各厂家的相对有效性,确定那家生产合适,从投入和产出的角度找出问题的原因,并能对相对有效的方案进行排序,进而选优,有效地避免了主观性对评价结果的影响,结论可信度高,可为有关决策部门提供决策依据皿.参考文献1J叶义成.系统综合评价技术及其应
13、用M】.北京:冶金工业出版社,2006:237254.2】荆涛,曾祥云.DEA系统及其在装备采办中的应用研究J1.系统工程与电子技术,2003(3):295298.ApplicationofDEAMethodintheEvaluationforGeneratorProductionLIJunlin(DepartmentofNavyArmament,Taiyuan030027,China)【AbstractJForimprovingtheefficiencyofchoosingaproperfactory.toproducegenerators,dataenvelopmentanalysis(D
14、EA)isusedinevaluationofgeneratorproducingfactories.JudgingthefactorieswhichDEAeffectiveandscalebenefit,itcanbehelpfulforthecompetentauthoritiesatthehigherlevelstoformulateapolicytoraisetheefficiencyofusingfactoryresources.1KeywordsMotionfactory;Evaluation;Decisionmakingunit(DMU);Relativeeffective;So
15、ing,曼l芒?是三蔓是蔓卫?当?轧是d蔓?皂点?旦?昱曼蔓.!?勃盅已蔓.!?(上接第87页)参考文献1】国家标准局.GB/T381l一2o08.起重机设计规范【s.北京:中国标准出版社,2003.2孙广德主编.T25745-2008起重机设计手册M】.太原:太重技术中心出版社,2008.DisscusiononAnalysisontheCrackingReasonsofCastingCraneAccessOpeningandtheImprovementMATian-ping(TaiyuanHearyIndustryCompany,Technicalcenter,Taiyuan030024,
16、China)【AbstractAccordingtotheexperenceofdesigningtheerareandthesolutiontotheweldcrackingofcastingcranemainbearingstrue-ture,andwrderthecomditionofreliabilityanalysisofmodemmetallurgycrane,thispapersumsuptheadviceforrepairandreinforcementofacessopeningandreformdesign.【KeywordsJCastingcranestruetare;Cracking;Reinfore?89?