桥式起重机设计说明书
姓 名： 学 院： 指导教师： 日 期：
前 言
随着科学技术的发展, 焊接产品在人们的日常生活中变的越来越普遍. 新开发的焊接技术和方法不断被应用于生产生活中, 所以学习焊接专业的我们更应该好好掌握这门技术, 于是选择了桥式起重机课程设计. 桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。起重机, 曾使诗人赞叹为”画在天空中的弧”, ”力与美”, ”巨人之臂”这些都说明了起重机在人们生产中被广泛应用. 所以希望在这次设计中能更好的学习焊接这门专业.
近年来, 起重机已由过去的桁架结构变为单腹结构或箱形结构, 外形也更美观了, 其性能和性能和功能都有很大的发展. 本书具体设计的是跨度28米, 起重量32吨的通用桥式起重机箱形的设计生产过程, 并对车间布置等作了较粗略的设计, 其主要是从学生对生产实践立场出发, 对桥式起重机进行中箱形梁的制造工艺及计算过程等做了详细说明. 设计时有些数据参考了不同的资料, 可能不适用于实际生产起重机上的应用.
因本人经验和水平有限, 难免存在些许不足之处, 希望大家提出宝贵意见.
编 者 2011年1月16日 太原理工大学
目 录
前言
课程设计任务书――――――――――――――――1
第一部分―――――――――――――――――――3 箱形梁桥架结构及尺寸
第二部分―――――――――――――――――――19 主梁的制作工艺过程
第三部分―――――――――――――――――――28 焊接车间设计
第四部分―――――――――――――――――――31 焊接工艺卡
参考文献―――――――――――――――――――34
第 一 部 分
箱构 形造 梁及 桥尺 架寸 结构
第一部分
箱形梁式桥架结构的构造及尺寸
一. 桥架梁式桥架是由两根主梁和两根端梁组成的.
图3-6桥架的构造示意图
二. 桥式起重机由桥架和起重小车两大部分组成 , 桥架两端通过运行装置, 直接支撑在高架轨道上, 沿轨道纵向运行其中小车在桥架主梁上的小车轨道上横向运行. 分类: 单(主) 梁桥式起重机:具有一要主梁的桥式起重机. 双(主) 梁桥式起重机:具有两要主梁的桥式起重机. (1) 主梁
主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件, 由左右两块腹板, 上下两块盖板(翼板) 以及若干大小隔板及加强筋板组成. 主要要求有:
①主梁上拱度: 当受载后, 可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形, 避免承载小车爬
坡
②主梁旁弯: 在制造桥架时, 走台侧后有拉伸残余应力, 当运输及使用过程中残余应
力释放后, 导致两主梁向内旁弯; 而且主梁在水平惯性载荷作用下, 按刚度条件允许有一定侧向弯曲, 两者迭加会造成过大弯曲变形
③腹板波浪变形:受压区＜0.7δ0, 受拉区＜1.2δ0, 规定较低的波浪变形对于提高起重
机的稳定性和寿命是有利的.
④上盖板水平度≤b/250,腹板垂直度≤h/250, b为盖板宽度,h 0为梁高.
(2) 端梁
端梁是桥式起重机桥架组成部分之一, 一般采用箱形结构, 并在水平面内与主梁刚性连接, 端梁受载情况可为下述两类:
① 端梁受有主梁的最大支承压力, 即端梁上作用有垂直载荷. ② 端梁没有垂直载荷, 端梁只起联系主梁的作用. (3) 隔板
为了使梁的垂直腹板具有局部刚度(稳定性), 将它们用横向的肋板内部加强, 肋板又称作隔板, 这些隔板被焊接到垂直腹板及上盖板上. 隔板不焊到下盖板上, 因为这样做很困难, 而且隔板本身与其与腹板相联的焊缝会产生很高的应力, 这是由于四周封闭造成的.
——文献[9] 二. 主梁的几何尺寸
桥式起重机各部分尺寸
跨度：28m 起重量：32t
(一) 箱形主梁截面的主要几何尺寸
——文献[1]
(二) 尺寸确定后惯性矩的计算
三. 主梁载荷及其组合的计算 (一) 主梁的受力分析
起重机桥梁承受的载荷主要有:固定载荷, 移动载荷, 水平惯性载荷及大车运行歪斜产生的车轮侧向载荷等 1. 垂直固定载荷
a. 均布载荷
固定载荷主要是自重产生的载荷, 事实上有均布和集中两种. 主梁, 轨道, 走台, 栏杆等组成的半个桥架结构自重, 以及走台上如果按装集中驱动的大车运行机构, 该机构的长传动轴系统的重量, 都属于均布载荷. 图3-9为国产桥式起重机半个桥架结构重量
曲线. 由跨度L 和起吊重量Q 可查得桥架自重G q , 自重均布载荷为q 1= G q /L. 由于G q ＝16t 所以q 1=16×1000×9.8/28(N/m) =5600N/m, 而当大车运行机构为集中驱动时,q 还应增加(0.1～0.2)t /m, 以考虑传动的重量，所以q 1=5700 N/m
所以总均布载荷：q= q1+ q2=(5.7+0.10) N/m =5800 N/m
——文献[9]
b. 集中固定载荷: G 1运行机构重量,L 1为运行机构与支点间距;G 2为操纵室重量,L 2 为操纵室与支点间距;G 3为电器设备重量,L 3为电器设备与支点间距.
(1)集中驱动部件产生固定集中载荷, 可以通过查表获得. 由于采用集中驱动，所以局部重量q 2=0.10t/m
(2)大车运行机构集中重量，查表可以得知，操纵室重量G 2＝1.1t
(3)固定载荷中还有司机室重量G 0≈1-1.5t ，取为1.3t, 作用位置距梁一端约为2.8m 即：G 0=1.3t 垂直活动载荷:
即小车轮压(包括起升载荷Q, 小车自重G x , 起升机启动引起的惯性力)F=Q+ΦG x 小车自重可按下式计算: Gx =αQ, 当确定Q=32t的吊钩小车时, α=0.35
所以G x =11.2t
起升机构启动引动的惯性力用一个动力系数Φ来考虑, Φ取1.2 F= Gx +ΦQ=αQ +ΦQ, 则可计算每个轮子的轮压F 1和F 2,
F 1=F2=
14
(αQ +ΦQ) ×9.8N =121.52KN
——文献[9] 2. 水平惯性力
垂直主梁的惯性载荷包括两部分, 一是桥架质量引起的, 以均布载荷方式作用于主梁上; 二是满载起起重小车的质量引起的, 以集中方式作用在跨度中间, 通过小车轮与轨道侧向接触传给主梁. 按最危险情况, 水平惯性载荷为各垂直载荷的1/10. 计算得：
a. 水平均布载荷：q=b. 水平集中载荷：F=
110110
q=
110
×5800N/m=580 N/m
110
(F1+F2)=
(121.52+121.52)KN=24.30KN
载荷组合:对于不同的计算情况, 应取不同的载荷作用的组合来进行起重机桥架的金属结构的计算, 当大车平稳制动, 小车在跨中, 满载下降制动时, 按K ⅡG q , K ⅡG x , ψⅡG q 组合, 其中K Ⅱ—冲击系数, 取K Ⅱ=1.1; ψⅡ—动力系数, 取ψⅡ=1.15
——文献［1］
(二). 主梁的设计计算
1. 主梁截面的内力计算 1) 垂直方向
(1)由活动载荷引起的弯矩和剪力, 当活动载荷P 1=P2时, 其合力位置在b 1/2处, 合力R= P 1+ P2=( KⅡG x +ψⅡQ )=1.1×11.2+1.15×32=30.72KN 求支点A 的支反力, 对B 点取矩
∑F =0 ∑M
B
=0
F A =(L-x-b1/2)R /L
距支点A 距离为x 的截面上由活动载荷引起的剪力和弯矩分别为:
① 当0﹤x ﹤L-b 1时, 即0﹤x ﹤25.3, Q 活m ax = FA =(L-x - b1/2) R/L
Q 活m ax =(28-x -2.7/2) ×30.72/28=29.3-1.1x M 活m ax = FA x=(29.3-1.1x )x=29.3x-1.1x 2
② 当L-b 1﹤x ﹤L 时, 即25.3﹤x ﹤28, FA =P(L-x) /L
Q 活m ax =(28-x) ×0.5×30.72/28=15.36-0.55x M 活m ax = FA x=15.36x -0.55x 2
(2)由固定载荷引起的弯矩及剪力 ①均布载荷
距支点A 距离为x 的截面上由固定载荷引起的剪力和弯矩分别为: 其中q= KⅡG q /L=1.1×16/28=0.63 t/m F A =qL(L/2) /L=qL/2=0.63×28/2=8.82×104N Q 均= FA -qx=8.82-0.63x
M 均= FA -qx(x/2)= FA x -qx /2=8.82x-0.315 x ②集中载荷 确定支反力:
F A =[G1(L-L1)+ G1L 1+G2(L-L2)+G3(L-L3)] KⅡ/L
=[0.8×(28-1.5)+0.8×1.5+1.1×(28-2.8)+0.6×(28-5.9)]×1.1/28
=2.49×10N F B =(2G 1-G 2-G 3) KⅡ- FA
=(2×0.8-1.1-0.6) ×1.1-8.82=-8.93×10N a. 当0﹤x ﹤L 1, 即0﹤x ﹤1.5 Q 集1= FA =2.49×10N M 集1= FA x=2.49x
b. 当L 1﹤x ﹤L 2, 即1.5﹤x ﹤2.8
Q 集2= FA - KⅡG 1=2.49-1.1×0.8=1.61×10N
4
4
4
4
2
2
M 集2= FA x - KⅡG 1(x-L 1)=2.49x-1.1×0.8(x-1.5)=1.61x+1.32
c. 当L 2﹤x ﹤L 3, 即2.8﹤x ﹤5.9
Q 集3= FA - KⅡ(G 1+ G2)=2.49-1.1(0.8+1.1)=0.4×104N M 集3= FA x - KⅡ[G 1(x-L 1)+ G2(x-L 2) ]
=2.49x-1.1×[0.8×(x-1.5)+1.1×(x-2.8)]=0.4x+4.708
d. 当L 3﹤x ﹤L- L1, 即5.9﹤x ﹤26.5
Q 集4= FA - KⅡ(G 1+ G 2+G 3)=2.49-1.1×(0.8+1.1+0.6)=-0.26×104N M 集4= FA x - KⅡ[G 1(x-L 1)+ G2(x-L 2)+ G3(x-L 3]
=2.49x -1.1×[0.8×(x-1.5)+1.1×(x-2.8)+0.6×(x-5.9)]=8.602-0.26x
e. 当L- L1﹤x ﹤L, 即26.5﹤x ﹤28
Q 集5=2.49-1.1×(2×0.8+1.1+0.6)=-1.14×104N M
集5
=2.49x-1.1×[0.8×(x-1.5)+1.1×(x-2.8)+0.6×(x-5.9)+0.8×
(x-28-1.5)]=31.922-1.14x
③垂直方向的弯矩和剪力 M ⊥Q ⊥
m ax
=(M活+M均+M集) m ax =2.62×106N =(Q活+Q均+Q集) m ax =4.06×105N
m ax
2). 水平方向的弯矩和剪力
当大车的总轮数的1/2为驱动轮时, 水平方向上的弯矩和剪力, 可粗略的取垂直向上的计算值的1/10
M //max = M⊥Q //max = Q⊥
m ax
/10=262/10=2.62×10N /10=40.61/10=4.1×10N
4
5
m ax
——文献[1]
N
单位m
单位1⨯104N
单位m
4
单位1⨯10N
单位m
N /m
单位m
单位1⨯104N /
m
单位m
单位1⨯10N /
m
4
单位m
(三) 梁盖板与腹板的角焊缝
1. 主梁的最大弯矩截面的正应力
δ
m ax
= M⊥
m ax
/ Wx + M//max / Wy
=2.62×106/(2.0×10-2)+2.62×105/(6.1×10-3)=175MPa W x =Jx /Z=1.6×1010/815=2.0×107mm 3=2.0×10-2m
W y =Jy /(b/2)= 2.0×109/(704/2)=6.1×106mm 3=6.1×10-3m
角焊缝在腹板边缘双面开坡口, 焊透情况下, 计算剪力Q 产生的剪应力可用下式:
Z=(2×14+1602)/2=815mm J x =
112
(2×6) ×(1602) +
3
212
×652×(14)+2×652×(14)×(815-5)
32
=1.6×1010mm 4
J y =
112
(2×14)( 652) +
3
212
×1602×(6)+2×1602×6×[(652+6)/2]
32
=2.0×109mm 4
2. 主梁支座处截面最大剪应力计算
S----—主梁端部截面对水平x 轴的静矩 S=
2(h 1-2δ1) ∙δ0
2
∙
(h 1-2δ1)
4
+b ∙δ1∙(
h 1-2δ1
2
)
=(900-2×14) ×6×
6
3
(900-2⨯14)
4
-3
+704×14×
(900-2⨯14)
2
=5.4×10mm =5.4×10m
J X ∙d ----—主梁端部截面对x 轴的惯性矩
h 12
J X ∙d =WX ∙d ∙
=[
13
(h 1-2δ1) ∙δ0+b ⨯δ1]⨯h 1-2δ1⨯
h 12
9002
=[
13
×(900-2×14) ×6+704×14]×(900-2×14) ×
9
4
-3
=4.5×10mm =4.5×10
m
主梁截面最大剪应力在腹板中部 τ
=
Q m ax ∙S J
X ∙d
m ax
∙2δ0
5
=
4. 08⨯10⨯5. 4⨯104. 5⨯10
-3
-3-3
⨯2⨯6⨯10
MPa =40.8MPa
（四）主梁刚度的验算
主梁在满载小车轮压下, 在跨中产生最大垂直挠度, 可按下式精确计算: ƒ=
F 1l [1+α(1-6β
48EJ
3
X
ι32
+4β)]
3
=
121. 52⨯2200⨯[1+0. 97(1-6⨯0. 2+4⨯0. 2)]
4
23
48⨯2. 06⨯10⨯1600000
计算得ƒ＝1.44cm
水平刚度按超静定刚架计算:
ƒsh =
=
24. 3⨯2200
3
F sh l 48EJ
3
(1-
y
3l 48
) +
q sh ∙γ384EJ
4
(5-
y
4l
γ
)
48⨯2. 06⨯200000
⨯(1-
3⨯220048
) +
5. 8⨯2200
44
⨯10
-3
384⨯2. 06⨯10⨯200000
×(5-
4⨯22002236
)
=0.37cm
式中, α=F 2/F 1=1
β=440/2200=0.2
8⨯(
410-200
) +200
3
3
γ=2200+
2
3⨯410
×2
=2236cm
（五）材料的选择比较
已知计算本结构各项应力状态 最大正应力: δ
最大剪应力: τ
m ax
=175MPa =40.8MPa
m ax
经查资料可知其性能: 16Mn:[δ] =225.5MPa [τ]= 137.3MPa 得出δ τ
m ax
=175MPa＜[δ] =225.5MPa =40.8MPa＜[τ]= 137.3MPa
m ax
所以采用16Mn
查《焊接手册》可知：16Mn 属于低合金结构钢，有一定硬倾向，所以一般来说它的焊接性要比碳素钢差一点
——文献[2] ——文献[3] (六) 加强筋和腹板
1. 上下盖板与腹板的角接焊缝计算
四条主焊缝通常不开坡口，焊脚k 不大于腹板厚，取k=δ0=6mm，则角焊缝计算
高度k 0=(0.8～1)k=(0.48～6)mm, 则剪力Q (F +G ) m ax 作用下，角焊缝最大剪应力为：
τ
Q m ax
＝
Q (F +G ) m ax ∙S 2k 0∙J X ∙d
3
＝
408⨯10⨯121. 522⨯0. 65⨯450000
=30.4 MPa
其中，S ＝b ∙δ1∙
＝704×14×
(h 1-2δ1) +δ1
2
3
872+14
2
=4366cm
S 为主梁端部上盖板对x 轴的静矩
集中载荷产生的剪应力：
τF ＝
＝
1. 0⨯121. 52⨯102⨯0. 65⨯33
3
φF 1
2k 0z
＝31.2MPa
其中，φ＝1.0
F 1为小车轮压，可知F 1＝121.52KN z=5+2×14=33cm
22
所以总应力：τ＝Q +τF
=30. 42+31. 22=43.6 MPa
τ=43.6 MPa＜137.3 MPa
2. 验算加强筋与盖板的焊缝，假定全部集中载荷由加筋与盖板以及加筋两侧各
15δ0
235
δs
N
长的腹板与盖板角焊缝传递，则有：
τ=
k 0∑b
＝
408⨯10
3
6⨯(2⨯29⨯652)
w
＝1.92 MPa
τ＝1.92MPa ＜τfj =200MPa
3. 验算加强筋与腹板焊缝假设其承担全部支座反力与集中载荷，并且在焊缝上全长均布，则可采用下式验算： τ=
N k 0∑l
＝
408⨯10
3
6⨯(2⨯29⨯530)
w
τ＝1.62MPa ＜τfj =200MPa
在上式中∑l 只计算了小隔板与腹板的焊缝长度，省略了大隔板与腹板的的焊缝长
度，这样计算更安全
3. 主梁盖板拼接焊缝的计算
主梁在起吊货物时, 受到向下的拉力, 从而使上盖板受压而下盖板受拉, 帮上盖板焊缝补比较核实, 只需校核下盖板对接焊缝, 由τ=
Q 切l ∙δ
=
408⨯10
3-6
704⨯14⨯10
=4.14×107N/m=41.4 MPa
τ=41.4 MPa＜200 MPa
——文献[1] ——文献[2]
第 二 部 分
主 梁艺 的过 制程 造 工
二、主梁的制造工艺过程
一、主梁制造工艺过程图
二、主梁的制造工艺过程 ㈠备料
1、盖板（δ=14mm）
⑪ 对已选定的16Mn 材料进行校平到喷丸等预处理；
⑫ 切割：选用市场上规格为14×1400L 的材料，切成两均等份，对边缘进
行精整切割。
⑬ 开坡口：板厚为14mm 时，采用单Y 型坡口，允许用火焰气割，但坡口
面应将熔渣等清除干净。
⑭ 采用CO 2焊对板材进行拼接至 ＞22mm （对接前先将各板材点固焊住，
或采用夹具固定均可；且可采用压具以防止波浪变形，两端使用引弧，收弧板）。
⑮ 预置拱度：f s =L/1000=28000/1000=28mm 以上f s 为理论值，实际下料时，
f s ′=（2~3）f s
f s ′=（50~75）mm
上盖板下料的加长量为：2.5L/1000=2.5×28000/1000=62.5mm 下盖板下料的加长量为：1.5L/1000=1.5×28000/1000=37.5mm
2、腹板（δ=6mm
⑪ 对已选定的16Mn 进行校平到喷丸预处理。
⑫ 切割：选用市场上规格为6×1800L 的钢板，切去多余的部分，然后对材
料进行精整（气割）。
⑬ 开坡口：δ=6mm，根据《焊接手册》选用CO 2气保焊无需开坡口。即“I ”
型坡口。
⑭ 采用CO 2焊进行拼接。 ⑮ 切割示图。
⑯ 下料拱度：f s =（1/1000~3/1000）L=（25~75）mm 3、大小隔板（δ=6mm）
按设计尺寸对板材进行切割，注意下料时合理组合尺寸，尽量减少板材的消耗。
（二）检验
1、对接焊缝进行100%X射线检验。
质量应达到射线探伤标准GB3323规定的Ⅱ级或超声探伤标准JB1152规定
向
2、上盖板下料后，毛刺和凹凸不平应铲除，毛刺高度不应大于0.5mm ，划痕不得大于1mm 。
采用气割下料，气割后气割面与轨制面直偏差不应超过2mm ，气割表面不平度不应超过1~1.4mm。
3、对接后要对余高进行机械加工，从而减小应力集中。
4、对于δ≥14mm 的下盖板，采用热弯方法进行折弯，加热时应加热到900~1000℃，弯曲完成时温度不低于700℃。 对于16Mn 等低合金钢应注意缓冷。
(三) 装配及焊接
1、主梁的焊接顺序
⑪ 上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。在地上铺好已拼接好的上盖板，
在两端加凸台，使其中间向下弯曲，弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。
⑫ 装配焊接大隔板和小隔板
①在制定的位置上焊接大小隔板，为保证其垂直度及位置的准确，需采用撑
住固定或者点固焊对其位置固定。
②为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲，应从大梁的中部向盖板边
缘焊接，先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免结构翘曲) 。 ⑬ 腹板的隔板的焊接
①将腹板组立点焊于制定位置，由于腹板有预置上挠，装配时需要使盖板与之贴合严密。（采用楔形垫片）
②将点固好的梁旋转90°侧向放置，再对腹板与隔板之间进行焊接。 在焊接过程中，需注意事项 a 、 大隔板断续焊，小隔板连续焊。 b 、为方便施焊（由于间距较小），一般采用焊条手工焊或者CO 2焊。 c 、 为保证要求的拱度与旁弯：
两个焊接工人同时由大梁的中部开始将隔板焊上，先焊主腹板一侧，每条焊缝由外缘向盖板侧板，最好不立即从两面焊接隔板。
⑭ 角钢的焊接
为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间
较小，采用CO 2半自动焊。 ⑮ 装配下盖板及盖板与腹板的焊接
①在装配压紧力作用下预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的
倾斜度和腹板的垂直度，然后点固焊住。 ②测量挠度：
在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳，使其滑移到不同的位置，在这
个过程中钢丝绳保持水平，检验大梁的上拱度。
③测量挠度后，若上挠度大于允许值，则：先焊1、2，使焊后产生一定量
的下挠，与上挠度有一定的抵消，从而使上挠度符合预置挠度。
若上挠度小于允许值，则：先焊3、4，使焊后产生一定上挠，与原上挠
度值相叠加，使上挠度等于预置挠度。
若上挠度正好，则按1→4→2→3的顺序来焊接，可防止扭曲变形。 ④四条长角焊缝用埋弧焊 ⑯ 对主梁的修整及检验
对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。
主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击
法，但应用最多的是火焰矫正。 再按合同要求对其进行探伤。 ⑰ 主梁装配焊接的一般顺序图
腹板
下盖板
⑱ 主梁角焊缝的焊接示意图
加强筋
2、端梁的焊接
（四）检验
1、上拱度的检验
在上盖板平面的两端固定一根细钢丝绳，使其水平，将其滑移到不同位置在此过程中保持水平，检验大梁的上拱度。 2、挠度的检验
在垂直腹板的两端一米高的地方，固定一根悬线，检查大梁在水平面内的挠度，在安装大隔板的地方测量大梁挠度，其值不应超过L/2000=12.5mm 3、变形量的检验
检验各板的变形量：腹板波浪变形受压区
对主要的工作焊缝进行100%的X 射线检验。 其他联系焊缝采用抽检进行超声或磁粉探伤。
（五）整体修整
1、防止大梁在水平面内弯曲，将悬臂支撑（即走台支撑）焊上大梁之前给予大梁一定程度的预弯，在它这样的位置上支撑焊到大梁上。配重3的重量根据实际规定：在大梁的两端没有与部支柱4接触以前，配重可以继续往上加。
2、焊接大梁时，应尽量避免变形。大梁断面允许的最大扭转（或通常所说的螺线形）可以按比例关系a ≦0.02H 确定范围。 为满足这个要求，采用下列方法：
①在隔板和上盖板装配的时候，所有的隔板应与盖板严格地装成90°，而且在一条直线上；
②翼缘焊缝用两台自动电焊机，以同样的速度，同时由大梁中线向边缘施焊，若采用埋弧焊（船型焊），应注意支撑的位置。
③大梁构件在焊接前的装配以及焊接，须在调整后的架子上进行。
3、上拱度的修正
若拱度过小，在梁下翼板背面沿纵长用火焰烤两条加热带，或者在梁的腹板下弦区部位，用火焰烤若干个三角形的加热区，同时加热相应部位的下翼缘板，如下图所示： 4、焊缝的补焊修整
若X-射线检验出未焊透、裂纹、夹杂等缺陷时，若不符合焊接检验Ⅱ级标准。需对其进行补焊，采用碳弧气刨对缺陷进行彻底的清理、清除，然后再补焊。 5、焊材的保存
为防止焊剂的潮湿引起的气孔时，对熔炼型焊剂在150～350℃烘培，烧结型焊剂则可控制在200～400℃。烘培时间均以一小时为宜。
对焊丝和焊剂的保存应按照材料的牌号、种类标注，避免混乱，焊材贮存库内，应设置温度计、湿度计。按照焊材质量管理规程（JB3233-83）规定，控制室内温度有相对湿度，允许存放时间不应超过24小时。
第 三 部 分
焊 接 车 间 设 计
三、焊接车间设计
一、布置原则
㈠ 车间组成的原则 1、 生产部分
⑪ 工段和小组的成立原则：车间生产组织既要简练，又要便于管理。 ⑫ 工段和小组的划分： ①按工艺性质划分：
A 、备料工段：钢材预处理组、切割下料组、成型组、机械加工组等 B 、装配焊接工段：装配组、焊接组、热处理组、清理组、检验组等 ②按产品结构对象划分 2、 辅助和仓库部分
辅助和仓库要根据车间规模大小和类型的不同，工艺设备以及协作情况而决定。一般有：
①机房 ②样板间及样板库 ③泵房 ④机电修理间 ⑤焊接材料库 ⑥工具室 ⑦焊接实验室 ⑧金属材料库 ⑨半成品库 ⑩胎夹具库 ⑪辅助材料库 ⑫油漆调配室 ⑬模具库 ⑭成品库
3、服务和生活部分 ⑪车间办公室 ⑫生活设施 ㈡ 车间布置的基本原则
1、 车间工艺路线的选择原则
⑪ 物料流向通顺，生产路线最短，无倒流。 ⑫ 生产线的流向应与工厂总平面图基本流向一致
⑬ 生产部分，辅助部分，服务生活设施，仓库之间要协调、方便、合理。
⑭ 考虑环境保护、安全卫生、文明生产条件，对有害物质和有防火要求的部门尽量靠
外布置。
⑮ 对采光、通风，车间之间联系，运输的合理性。 ⑯ 占地面积和建筑参数选用的经济性和合理性。 ⑰ 对长远发展的适应性。 ⑱ 有较好的改建适应性。 2、 车间布置方案的基本形式
目前，焊接车间布置方案的基本形式大致分为纵向流水、迂回流水、纵横混合流水等工艺方案，从这三种基本形式中，可派生很多方案，这就要根据车间规模、产品对象、总图位置以及其他情况而定。
下图为工艺路线纵向流水布置方案，适用于产品加工路线短，备料与装焊对厂房参数要求差不多的小批量生产的车间，跨度不宜超过三跨，车间年产量在5000～10000t 。 ㈢ 焊接车间
1、 焊接工艺过程
2、 焊接车间平面布置方案（纵向生产线）
第 四 部 分
焊 接 工 艺 卡
焊接工艺总卡
焊接工艺卡
参考文献
[1] 太原理工大学材料科学与工程学院《课程设计指导书》, ,2010
[2] 贾安东. 《焊接结构及生产设计》, 天津大学出版社.1989 [3] 中国机械工程学会焊接学会编. 《焊接手册》. 机械工业出版
社.2007
[4] 陈道南. 《起重机课程设计》. 治金工业出版社. [5] GB3811-83《起重机设计规范》 [6] GB324-88《焊缝符号表示方法》
[7] 陈国璋. 《起重机计算实例》. 中国铁道出版社.1985 [8] 王文先 《材料成型基础》(第二篇). 2010
[9] A.B.维尔尼克．大起重量桥式起重机．中国工业出版社，1963
桥式起重机设计说明书
姓 名： 学 院： 指导教师： 日 期：
前 言
随着科学技术的发展, 焊接产品在人们的日常生活中变的越来越普遍. 新开发的焊接技术和方法不断被应用于生产生活中, 所以学习焊接专业的我们更应该好好掌握这门技术, 于是选择了桥式起重机课程设计. 桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。起重机, 曾使诗人赞叹为”画在天空中的弧”, ”力与美”, ”巨人之臂”这些都说明了起重机在人们生产中被广泛应用. 所以希望在这次设计中能更好的学习焊接这门专业.
近年来, 起重机已由过去的桁架结构变为单腹结构或箱形结构, 外形也更美观了, 其性能和性能和功能都有很大的发展. 本书具体设计的是跨度28米, 起重量32吨的通用桥式起重机箱形的设计生产过程, 并对车间布置等作了较粗略的设计, 其主要是从学生对生产实践立场出发, 对桥式起重机进行中箱形梁的制造工艺及计算过程等做了详细说明. 设计时有些数据参考了不同的资料, 可能不适用于实际生产起重机上的应用.
因本人经验和水平有限, 难免存在些许不足之处, 希望大家提出宝贵意见.
编 者 2011年1月16日 太原理工大学
目 录
前言
课程设计任务书――――――――――――――――1
第一部分―――――――――――――――――――3 箱形梁桥架结构及尺寸
第二部分―――――――――――――――――――19 主梁的制作工艺过程
第三部分―――――――――――――――――――28 焊接车间设计
第四部分―――――――――――――――――――31 焊接工艺卡
参考文献―――――――――――――――――――34
第 一 部 分
箱构 形造 梁及 桥尺 架寸 结构
第一部分
箱形梁式桥架结构的构造及尺寸
一. 桥架梁式桥架是由两根主梁和两根端梁组成的.
图3-6桥架的构造示意图
二. 桥式起重机由桥架和起重小车两大部分组成 , 桥架两端通过运行装置, 直接支撑在高架轨道上, 沿轨道纵向运行其中小车在桥架主梁上的小车轨道上横向运行. 分类: 单(主) 梁桥式起重机:具有一要主梁的桥式起重机. 双(主) 梁桥式起重机:具有两要主梁的桥式起重机. (1) 主梁
主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件, 由左右两块腹板, 上下两块盖板(翼板) 以及若干大小隔板及加强筋板组成. 主要要求有:
①主梁上拱度: 当受载后, 可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形, 避免承载小车爬
坡
②主梁旁弯: 在制造桥架时, 走台侧后有拉伸残余应力, 当运输及使用过程中残余应
力释放后, 导致两主梁向内旁弯; 而且主梁在水平惯性载荷作用下, 按刚度条件允许有一定侧向弯曲, 两者迭加会造成过大弯曲变形
③腹板波浪变形:受压区＜0.7δ0, 受拉区＜1.2δ0, 规定较低的波浪变形对于提高起重
机的稳定性和寿命是有利的.
④上盖板水平度≤b/250,腹板垂直度≤h/250, b为盖板宽度,h 0为梁高.
(2) 端梁
端梁是桥式起重机桥架组成部分之一, 一般采用箱形结构, 并在水平面内与主梁刚性连接, 端梁受载情况可为下述两类:
① 端梁受有主梁的最大支承压力, 即端梁上作用有垂直载荷. ② 端梁没有垂直载荷, 端梁只起联系主梁的作用. (3) 隔板
为了使梁的垂直腹板具有局部刚度(稳定性), 将它们用横向的肋板内部加强, 肋板又称作隔板, 这些隔板被焊接到垂直腹板及上盖板上. 隔板不焊到下盖板上, 因为这样做很困难, 而且隔板本身与其与腹板相联的焊缝会产生很高的应力, 这是由于四周封闭造成的.
——文献[9] 二. 主梁的几何尺寸
桥式起重机各部分尺寸
跨度：28m 起重量：32t
(一) 箱形主梁截面的主要几何尺寸
——文献[1]
(二) 尺寸确定后惯性矩的计算
三. 主梁载荷及其组合的计算 (一) 主梁的受力分析
起重机桥梁承受的载荷主要有:固定载荷, 移动载荷, 水平惯性载荷及大车运行歪斜产生的车轮侧向载荷等 1. 垂直固定载荷
a. 均布载荷
固定载荷主要是自重产生的载荷, 事实上有均布和集中两种. 主梁, 轨道, 走台, 栏杆等组成的半个桥架结构自重, 以及走台上如果按装集中驱动的大车运行机构, 该机构的长传动轴系统的重量, 都属于均布载荷. 图3-9为国产桥式起重机半个桥架结构重量
曲线. 由跨度L 和起吊重量Q 可查得桥架自重G q , 自重均布载荷为q 1= G q /L. 由于G q ＝16t 所以q 1=16×1000×9.8/28(N/m) =5600N/m, 而当大车运行机构为集中驱动时,q 还应增加(0.1～0.2)t /m, 以考虑传动的重量，所以q 1=5700 N/m
所以总均布载荷：q= q1+ q2=(5.7+0.10) N/m =5800 N/m
——文献[9]
b. 集中固定载荷: G 1运行机构重量,L 1为运行机构与支点间距;G 2为操纵室重量,L 2 为操纵室与支点间距;G 3为电器设备重量,L 3为电器设备与支点间距.
(1)集中驱动部件产生固定集中载荷, 可以通过查表获得. 由于采用集中驱动，所以局部重量q 2=0.10t/m
(2)大车运行机构集中重量，查表可以得知，操纵室重量G 2＝1.1t
(3)固定载荷中还有司机室重量G 0≈1-1.5t ，取为1.3t, 作用位置距梁一端约为2.8m 即：G 0=1.3t 垂直活动载荷:
即小车轮压(包括起升载荷Q, 小车自重G x , 起升机启动引起的惯性力)F=Q+ΦG x 小车自重可按下式计算: Gx =αQ, 当确定Q=32t的吊钩小车时, α=0.35
所以G x =11.2t
起升机构启动引动的惯性力用一个动力系数Φ来考虑, Φ取1.2 F= Gx +ΦQ=αQ +ΦQ, 则可计算每个轮子的轮压F 1和F 2,
F 1=F2=
14
(αQ +ΦQ) ×9.8N =121.52KN
——文献[9] 2. 水平惯性力
垂直主梁的惯性载荷包括两部分, 一是桥架质量引起的, 以均布载荷方式作用于主梁上; 二是满载起起重小车的质量引起的, 以集中方式作用在跨度中间, 通过小车轮与轨道侧向接触传给主梁. 按最危险情况, 水平惯性载荷为各垂直载荷的1/10. 计算得：
a. 水平均布载荷：q=b. 水平集中载荷：F=
110110
q=
110
×5800N/m=580 N/m
110
(F1+F2)=
(121.52+121.52)KN=24.30KN
载荷组合:对于不同的计算情况, 应取不同的载荷作用的组合来进行起重机桥架的金属结构的计算, 当大车平稳制动, 小车在跨中, 满载下降制动时, 按K ⅡG q , K ⅡG x , ψⅡG q 组合, 其中K Ⅱ—冲击系数, 取K Ⅱ=1.1; ψⅡ—动力系数, 取ψⅡ=1.15
——文献［1］
(二). 主梁的设计计算
1. 主梁截面的内力计算 1) 垂直方向
(1)由活动载荷引起的弯矩和剪力, 当活动载荷P 1=P2时, 其合力位置在b 1/2处, 合力R= P 1+ P2=( KⅡG x +ψⅡQ )=1.1×11.2+1.15×32=30.72KN 求支点A 的支反力, 对B 点取矩
∑F =0 ∑M
B
=0
F A =(L-x-b1/2)R /L
距支点A 距离为x 的截面上由活动载荷引起的剪力和弯矩分别为:
① 当0﹤x ﹤L-b 1时, 即0﹤x ﹤25.3, Q 活m ax = FA =(L-x - b1/2) R/L
Q 活m ax =(28-x -2.7/2) ×30.72/28=29.3-1.1x M 活m ax = FA x=(29.3-1.1x )x=29.3x-1.1x 2
② 当L-b 1﹤x ﹤L 时, 即25.3﹤x ﹤28, FA =P(L-x) /L
Q 活m ax =(28-x) ×0.5×30.72/28=15.36-0.55x M 活m ax = FA x=15.36x -0.55x 2
(2)由固定载荷引起的弯矩及剪力 ①均布载荷
距支点A 距离为x 的截面上由固定载荷引起的剪力和弯矩分别为: 其中q= KⅡG q /L=1.1×16/28=0.63 t/m F A =qL(L/2) /L=qL/2=0.63×28/2=8.82×104N Q 均= FA -qx=8.82-0.63x
M 均= FA -qx(x/2)= FA x -qx /2=8.82x-0.315 x ②集中载荷 确定支反力:
F A =[G1(L-L1)+ G1L 1+G2(L-L2)+G3(L-L3)] KⅡ/L
=[0.8×(28-1.5)+0.8×1.5+1.1×(28-2.8)+0.6×(28-5.9)]×1.1/28
=2.49×10N F B =(2G 1-G 2-G 3) KⅡ- FA
=(2×0.8-1.1-0.6) ×1.1-8.82=-8.93×10N a. 当0﹤x ﹤L 1, 即0﹤x ﹤1.5 Q 集1= FA =2.49×10N M 集1= FA x=2.49x
b. 当L 1﹤x ﹤L 2, 即1.5﹤x ﹤2.8
Q 集2= FA - KⅡG 1=2.49-1.1×0.8=1.61×10N
4
4
4
4
2
2
M 集2= FA x - KⅡG 1(x-L 1)=2.49x-1.1×0.8(x-1.5)=1.61x+1.32
c. 当L 2﹤x ﹤L 3, 即2.8﹤x ﹤5.9
Q 集3= FA - KⅡ(G 1+ G2)=2.49-1.1(0.8+1.1)=0.4×104N M 集3= FA x - KⅡ[G 1(x-L 1)+ G2(x-L 2) ]
=2.49x-1.1×[0.8×(x-1.5)+1.1×(x-2.8)]=0.4x+4.708
d. 当L 3﹤x ﹤L- L1, 即5.9﹤x ﹤26.5
Q 集4= FA - KⅡ(G 1+ G 2+G 3)=2.49-1.1×(0.8+1.1+0.6)=-0.26×104N M 集4= FA x - KⅡ[G 1(x-L 1)+ G2(x-L 2)+ G3(x-L 3]
=2.49x -1.1×[0.8×(x-1.5)+1.1×(x-2.8)+0.6×(x-5.9)]=8.602-0.26x
e. 当L- L1﹤x ﹤L, 即26.5﹤x ﹤28
Q 集5=2.49-1.1×(2×0.8+1.1+0.6)=-1.14×104N M
集5
=2.49x-1.1×[0.8×(x-1.5)+1.1×(x-2.8)+0.6×(x-5.9)+0.8×
(x-28-1.5)]=31.922-1.14x
③垂直方向的弯矩和剪力 M ⊥Q ⊥
m ax
=(M活+M均+M集) m ax =2.62×106N =(Q活+Q均+Q集) m ax =4.06×105N
m ax
2). 水平方向的弯矩和剪力
当大车的总轮数的1/2为驱动轮时, 水平方向上的弯矩和剪力, 可粗略的取垂直向上的计算值的1/10
M //max = M⊥Q //max = Q⊥
m ax
/10=262/10=2.62×10N /10=40.61/10=4.1×10N
4
5
m ax
——文献[1]
N
单位m
单位1⨯104N
单位m
4
单位1⨯10N
单位m
N /m
单位m
单位1⨯104N /
m
单位m
单位1⨯10N /
m
4
单位m
(三) 梁盖板与腹板的角焊缝
1. 主梁的最大弯矩截面的正应力
δ
m ax
= M⊥
m ax
/ Wx + M//max / Wy
=2.62×106/(2.0×10-2)+2.62×105/(6.1×10-3)=175MPa W x =Jx /Z=1.6×1010/815=2.0×107mm 3=2.0×10-2m
W y =Jy /(b/2)= 2.0×109/(704/2)=6.1×106mm 3=6.1×10-3m
角焊缝在腹板边缘双面开坡口, 焊透情况下, 计算剪力Q 产生的剪应力可用下式:
Z=(2×14+1602)/2=815mm J x =
112
(2×6) ×(1602) +
3
212
×652×(14)+2×652×(14)×(815-5)
32
=1.6×1010mm 4
J y =
112
(2×14)( 652) +
3
212
×1602×(6)+2×1602×6×[(652+6)/2]
32
=2.0×109mm 4
2. 主梁支座处截面最大剪应力计算
S----—主梁端部截面对水平x 轴的静矩 S=
2(h 1-2δ1) ∙δ0
2
∙
(h 1-2δ1)
4
+b ∙δ1∙(
h 1-2δ1
2
)
=(900-2×14) ×6×
6
3
(900-2⨯14)
4
-3
+704×14×
(900-2⨯14)
2
=5.4×10mm =5.4×10m
J X ∙d ----—主梁端部截面对x 轴的惯性矩
h 12
J X ∙d =WX ∙d ∙
=[
13
(h 1-2δ1) ∙δ0+b ⨯δ1]⨯h 1-2δ1⨯
h 12
9002
=[
13
×(900-2×14) ×6+704×14]×(900-2×14) ×
9
4
-3
=4.5×10mm =4.5×10
m
主梁截面最大剪应力在腹板中部 τ
=
Q m ax ∙S J
X ∙d
m ax
∙2δ0
5
=
4. 08⨯10⨯5. 4⨯104. 5⨯10
-3
-3-3
⨯2⨯6⨯10
MPa =40.8MPa
（四）主梁刚度的验算
主梁在满载小车轮压下, 在跨中产生最大垂直挠度, 可按下式精确计算: ƒ=
F 1l [1+α(1-6β
48EJ
3
X
ι32
+4β)]
3
=
121. 52⨯2200⨯[1+0. 97(1-6⨯0. 2+4⨯0. 2)]
4
23
48⨯2. 06⨯10⨯1600000
计算得ƒ＝1.44cm
水平刚度按超静定刚架计算:
ƒsh =
=
24. 3⨯2200
3
F sh l 48EJ
3
(1-
y
3l 48
) +
q sh ∙γ384EJ
4
(5-
y
4l
γ
)
48⨯2. 06⨯200000
⨯(1-
3⨯220048
) +
5. 8⨯2200
44
⨯10
-3
384⨯2. 06⨯10⨯200000
×(5-
4⨯22002236
)
=0.37cm
式中, α=F 2/F 1=1
β=440/2200=0.2
8⨯(
410-200
) +200
3
3
γ=2200+
2
3⨯410
×2
=2236cm
（五）材料的选择比较
已知计算本结构各项应力状态 最大正应力: δ
最大剪应力: τ
m ax
=175MPa =40.8MPa
m ax
经查资料可知其性能: 16Mn:[δ] =225.5MPa [τ]= 137.3MPa 得出δ τ
m ax
=175MPa＜[δ] =225.5MPa =40.8MPa＜[τ]= 137.3MPa
m ax
所以采用16Mn
查《焊接手册》可知：16Mn 属于低合金结构钢，有一定硬倾向，所以一般来说它的焊接性要比碳素钢差一点
——文献[2] ——文献[3] (六) 加强筋和腹板
1. 上下盖板与腹板的角接焊缝计算
四条主焊缝通常不开坡口，焊脚k 不大于腹板厚，取k=δ0=6mm，则角焊缝计算
高度k 0=(0.8～1)k=(0.48～6)mm, 则剪力Q (F +G ) m ax 作用下，角焊缝最大剪应力为：
τ
Q m ax
＝
Q (F +G ) m ax ∙S 2k 0∙J X ∙d
3
＝
408⨯10⨯121. 522⨯0. 65⨯450000
=30.4 MPa
其中，S ＝b ∙δ1∙
＝704×14×
(h 1-2δ1) +δ1
2
3
872+14
2
=4366cm
S 为主梁端部上盖板对x 轴的静矩
集中载荷产生的剪应力：
τF ＝
＝
1. 0⨯121. 52⨯102⨯0. 65⨯33
3
φF 1
2k 0z
＝31.2MPa
其中，φ＝1.0
F 1为小车轮压，可知F 1＝121.52KN z=5+2×14=33cm
22
所以总应力：τ＝Q +τF
=30. 42+31. 22=43.6 MPa
τ=43.6 MPa＜137.3 MPa
2. 验算加强筋与盖板的焊缝，假定全部集中载荷由加筋与盖板以及加筋两侧各
15δ0
235
δs
N
长的腹板与盖板角焊缝传递，则有：
τ=
k 0∑b
＝
408⨯10
3
6⨯(2⨯29⨯652)
w
＝1.92 MPa
τ＝1.92MPa ＜τfj =200MPa
3. 验算加强筋与腹板焊缝假设其承担全部支座反力与集中载荷，并且在焊缝上全长均布，则可采用下式验算： τ=
N k 0∑l
＝
408⨯10
3
6⨯(2⨯29⨯530)
w
τ＝1.62MPa ＜τfj =200MPa
在上式中∑l 只计算了小隔板与腹板的焊缝长度，省略了大隔板与腹板的的焊缝长
度，这样计算更安全
3. 主梁盖板拼接焊缝的计算
主梁在起吊货物时, 受到向下的拉力, 从而使上盖板受压而下盖板受拉, 帮上盖板焊缝补比较核实, 只需校核下盖板对接焊缝, 由τ=
Q 切l ∙δ
=
408⨯10
3-6
704⨯14⨯10
=4.14×107N/m=41.4 MPa
τ=41.4 MPa＜200 MPa
——文献[1] ——文献[2]
第 二 部 分
主 梁艺 的过 制程 造 工
二、主梁的制造工艺过程
一、主梁制造工艺过程图
二、主梁的制造工艺过程 ㈠备料
1、盖板（δ=14mm）
⑪ 对已选定的16Mn 材料进行校平到喷丸等预处理；
⑫ 切割：选用市场上规格为14×1400L 的材料，切成两均等份，对边缘进
行精整切割。
⑬ 开坡口：板厚为14mm 时，采用单Y 型坡口，允许用火焰气割，但坡口
面应将熔渣等清除干净。
⑭ 采用CO 2焊对板材进行拼接至 ＞22mm （对接前先将各板材点固焊住，
或采用夹具固定均可；且可采用压具以防止波浪变形，两端使用引弧，收弧板）。
⑮ 预置拱度：f s =L/1000=28000/1000=28mm 以上f s 为理论值，实际下料时，
f s ′=（2~3）f s
f s ′=（50~75）mm
上盖板下料的加长量为：2.5L/1000=2.5×28000/1000=62.5mm 下盖板下料的加长量为：1.5L/1000=1.5×28000/1000=37.5mm
2、腹板（δ=6mm
⑪ 对已选定的16Mn 进行校平到喷丸预处理。
⑫ 切割：选用市场上规格为6×1800L 的钢板，切去多余的部分，然后对材
料进行精整（气割）。
⑬ 开坡口：δ=6mm，根据《焊接手册》选用CO 2气保焊无需开坡口。即“I ”
型坡口。
⑭ 采用CO 2焊进行拼接。 ⑮ 切割示图。
⑯ 下料拱度：f s =（1/1000~3/1000）L=（25~75）mm 3、大小隔板（δ=6mm）
按设计尺寸对板材进行切割，注意下料时合理组合尺寸，尽量减少板材的消耗。
（二）检验
1、对接焊缝进行100%X射线检验。
质量应达到射线探伤标准GB3323规定的Ⅱ级或超声探伤标准JB1152规定
向
2、上盖板下料后，毛刺和凹凸不平应铲除，毛刺高度不应大于0.5mm ，划痕不得大于1mm 。
采用气割下料，气割后气割面与轨制面直偏差不应超过2mm ，气割表面不平度不应超过1~1.4mm。
3、对接后要对余高进行机械加工，从而减小应力集中。
4、对于δ≥14mm 的下盖板，采用热弯方法进行折弯，加热时应加热到900~1000℃，弯曲完成时温度不低于700℃。 对于16Mn 等低合金钢应注意缓冷。
(三) 装配及焊接
1、主梁的焊接顺序
⑪ 上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。在地上铺好已拼接好的上盖板，
在两端加凸台，使其中间向下弯曲，弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。
⑫ 装配焊接大隔板和小隔板
①在制定的位置上焊接大小隔板，为保证其垂直度及位置的准确，需采用撑
住固定或者点固焊对其位置固定。
②为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲，应从大梁的中部向盖板边
缘焊接，先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免结构翘曲) 。 ⑬ 腹板的隔板的焊接
①将腹板组立点焊于制定位置，由于腹板有预置上挠，装配时需要使盖板与之贴合严密。（采用楔形垫片）
②将点固好的梁旋转90°侧向放置，再对腹板与隔板之间进行焊接。 在焊接过程中，需注意事项 a 、 大隔板断续焊，小隔板连续焊。 b 、为方便施焊（由于间距较小），一般采用焊条手工焊或者CO 2焊。 c 、 为保证要求的拱度与旁弯：
两个焊接工人同时由大梁的中部开始将隔板焊上，先焊主腹板一侧，每条焊缝由外缘向盖板侧板，最好不立即从两面焊接隔板。
⑭ 角钢的焊接
为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间
较小，采用CO 2半自动焊。 ⑮ 装配下盖板及盖板与腹板的焊接
①在装配压紧力作用下预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的
倾斜度和腹板的垂直度，然后点固焊住。 ②测量挠度：
在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳，使其滑移到不同的位置，在这
个过程中钢丝绳保持水平，检验大梁的上拱度。
③测量挠度后，若上挠度大于允许值，则：先焊1、2，使焊后产生一定量
的下挠，与上挠度有一定的抵消，从而使上挠度符合预置挠度。
若上挠度小于允许值，则：先焊3、4，使焊后产生一定上挠，与原上挠
度值相叠加，使上挠度等于预置挠度。
若上挠度正好，则按1→4→2→3的顺序来焊接，可防止扭曲变形。 ④四条长角焊缝用埋弧焊 ⑯ 对主梁的修整及检验
对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。
主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击
法，但应用最多的是火焰矫正。 再按合同要求对其进行探伤。 ⑰ 主梁装配焊接的一般顺序图
腹板
下盖板
⑱ 主梁角焊缝的焊接示意图
加强筋
2、端梁的焊接
（四）检验
1、上拱度的检验
在上盖板平面的两端固定一根细钢丝绳，使其水平，将其滑移到不同位置在此过程中保持水平，检验大梁的上拱度。 2、挠度的检验
在垂直腹板的两端一米高的地方，固定一根悬线，检查大梁在水平面内的挠度，在安装大隔板的地方测量大梁挠度，其值不应超过L/2000=12.5mm 3、变形量的检验
检验各板的变形量：腹板波浪变形受压区
对主要的工作焊缝进行100%的X 射线检验。 其他联系焊缝采用抽检进行超声或磁粉探伤。
（五）整体修整
1、防止大梁在水平面内弯曲，将悬臂支撑（即走台支撑）焊上大梁之前给予大梁一定程度的预弯，在它这样的位置上支撑焊到大梁上。配重3的重量根据实际规定：在大梁的两端没有与部支柱4接触以前，配重可以继续往上加。
2、焊接大梁时，应尽量避免变形。大梁断面允许的最大扭转（或通常所说的螺线形）可以按比例关系a ≦0.02H 确定范围。 为满足这个要求，采用下列方法：
①在隔板和上盖板装配的时候，所有的隔板应与盖板严格地装成90°，而且在一条直线上；
②翼缘焊缝用两台自动电焊机，以同样的速度，同时由大梁中线向边缘施焊，若采用埋弧焊（船型焊），应注意支撑的位置。
③大梁构件在焊接前的装配以及焊接，须在调整后的架子上进行。
3、上拱度的修正
若拱度过小，在梁下翼板背面沿纵长用火焰烤两条加热带，或者在梁的腹板下弦区部位，用火焰烤若干个三角形的加热区，同时加热相应部位的下翼缘板，如下图所示： 4、焊缝的补焊修整
若X-射线检验出未焊透、裂纹、夹杂等缺陷时，若不符合焊接检验Ⅱ级标准。需对其进行补焊，采用碳弧气刨对缺陷进行彻底的清理、清除，然后再补焊。 5、焊材的保存
为防止焊剂的潮湿引起的气孔时，对熔炼型焊剂在150～350℃烘培，烧结型焊剂则可控制在200～400℃。烘培时间均以一小时为宜。
对焊丝和焊剂的保存应按照材料的牌号、种类标注，避免混乱，焊材贮存库内，应设置温度计、湿度计。按照焊材质量管理规程（JB3233-83）规定，控制室内温度有相对湿度，允许存放时间不应超过24小时。
第 三 部 分
焊 接 车 间 设 计
三、焊接车间设计
一、布置原则
㈠ 车间组成的原则 1、 生产部分
⑪ 工段和小组的成立原则：车间生产组织既要简练，又要便于管理。 ⑫ 工段和小组的划分： ①按工艺性质划分：
A 、备料工段：钢材预处理组、切割下料组、成型组、机械加工组等 B 、装配焊接工段：装配组、焊接组、热处理组、清理组、检验组等 ②按产品结构对象划分 2、 辅助和仓库部分
辅助和仓库要根据车间规模大小和类型的不同，工艺设备以及协作情况而决定。一般有：
①机房 ②样板间及样板库 ③泵房 ④机电修理间 ⑤焊接材料库 ⑥工具室 ⑦焊接实验室 ⑧金属材料库 ⑨半成品库 ⑩胎夹具库 ⑪辅助材料库 ⑫油漆调配室 ⑬模具库 ⑭成品库
3、服务和生活部分 ⑪车间办公室 ⑫生活设施 ㈡ 车间布置的基本原则
1、 车间工艺路线的选择原则
⑪ 物料流向通顺，生产路线最短，无倒流。 ⑫ 生产线的流向应与工厂总平面图基本流向一致
⑬ 生产部分，辅助部分，服务生活设施，仓库之间要协调、方便、合理。
⑭ 考虑环境保护、安全卫生、文明生产条件，对有害物质和有防火要求的部门尽量靠
外布置。
⑮ 对采光、通风，车间之间联系，运输的合理性。 ⑯ 占地面积和建筑参数选用的经济性和合理性。 ⑰ 对长远发展的适应性。 ⑱ 有较好的改建适应性。 2、 车间布置方案的基本形式
目前，焊接车间布置方案的基本形式大致分为纵向流水、迂回流水、纵横混合流水等工艺方案，从这三种基本形式中，可派生很多方案，这就要根据车间规模、产品对象、总图位置以及其他情况而定。
下图为工艺路线纵向流水布置方案，适用于产品加工路线短，备料与装焊对厂房参数要求差不多的小批量生产的车间，跨度不宜超过三跨，车间年产量在5000～10000t 。 ㈢ 焊接车间
1、 焊接工艺过程
2、 焊接车间平面布置方案（纵向生产线）
第 四 部 分
焊 接 工 艺 卡
焊接工艺总卡
焊接工艺卡
参考文献
[1] 太原理工大学材料科学与工程学院《课程设计指导书》, ,2010
[2] 贾安东. 《焊接结构及生产设计》, 天津大学出版社.1989 [3] 中国机械工程学会焊接学会编. 《焊接手册》. 机械工业出版
社.2007
[4] 陈道南. 《起重机课程设计》. 治金工业出版社. [5] GB3811-83《起重机设计规范》 [6] GB324-88《焊缝符号表示方法》
[7] 陈国璋. 《起重机计算实例》. 中国铁道出版社.1985 [8] 王文先 《材料成型基础》(第二篇). 2010
[9] A.B.维尔尼克．大起重量桥式起重机．中国工业出版社，1963