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　　一臺德國利勃海爾公司生產的LGl200型桁架式汽車起重機(額定起重量為200t)，在一次作業(yè)中，因吊鉤回蕩撞擊在吊臂第一節(jié)的斜撐桿上，造成2根斜撐桿彎曲變形、2根斜撐桿斷裂，嚴重地影響了該節(jié)吊臂的剛度和結構穩(wěn)定性，必須進行修復。

　　1.修復方案

　　本著經濟實用的原則,經現(xiàn)場查看認為，對4根彎曲變形及斷裂的斜撐桿，可去除斷裂和嚴重彎曲部分，剩余部分可再利用，去除部分可采用與之性能相近的無縫鋼管代替，即用角向砂輪切去其斷裂和嚴重彎曲的部分(避免因用氧乙炔焰切割而影響主桿)，并對主桿上的斜撐桿余段的焊口進行仔細的打磨。4根斜撐桿的桿長分別為L1=1310mm、L2=1430mm、L3=1530mm、L4=1640mm，橫截面直徑均為44.5mm，壁厚均為2.8mm。損壞的斜撐桿的分布情況如圖1所示。

　　經對桁架吊臂主桿的測量，發(fā)現(xiàn)主桿變形很小，直線度的偏差≤2mm/m;橫截面直徑為80mm，壁厚為2.8mm。可采用冷校的辦法使其恢復原狀。

　　對換用桿件的材料，應盡可能地選與其原件相同或強度相似的材料。從切割下的斜撐桿中截取可再用直材，用砂輪切割機切割，得到4段長度分別為500、800、900、1100mm的直桿，再將它們用內襯套管兩兩對接。將長度為800mm和900mm的兩桿對接作為L4=1640mm桿的材料;用長度為500mm和1100mm的兩桿對接作為L3=1530mm桿的材料。

　　對其余2根，比較了國內外多種鋼管材料，選用橫截面直徑為43mm、壁厚為2.2mm的日本石川島管材作為L1=1310 mm、L2=1430 mm桿的材料，其化學成分與原件相似，屈服點ρs達到395 N/mm2。

　　2.修復工藝

　　(1)焊接

　　采用AX-300型直流焊機，選用奧地利OERLIKONTenacito 75~牌、型號為DIN 8529EY6975Mn2NiCrMoB的堿性焊條(其ρs=700 N/mm2，橫截面直徑為3.25mm)。

　　對焊縫要求：對接焊縫的坡口型式，按現(xiàn)行GB985-88《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本型式與尺寸》的要求執(zhí)行。施焊時配管按原位配置，4桿均采用角焊。L1和L2桿的襯管緊配壓入，選用的內襯套管為厚度ρ=4mm的A3鋼管。兩兩對接的原管材之間留2-3mm的空隙，使焊接時能將3件管材同時焊牢。環(huán)焊后冷作矯直。焊縫情況如圖2所示。

　　工藝要求：焊前將焊口部分預熱至150℃;焊條放入烘箱在300-350℃下烘焙1-2h后放入保溫筒，隨用隨取。焊前將工件坡口及兩側各20mm范圍內的銹污清除干凈。焊接時電流控制為90-100A。焊后需保溫;用電熱板加熱，石棉纖維布包裹后保溫。用型號XCT-101熱工儀表和傳感器將溫度控制在150-180℃之間，逐步降到環(huán)境溫度，保溫時間為20h左右。

　　(2)焊縫質量檢驗

　　去除焊渣后，檢測焊縫質量，外觀檢視后，經X射線拍片探傷檢驗，焊縫質量合格。焊縫應力計算桁架式吊臂結構受變載荷作用，能會發(fā)生疲勞破壞。符合1級或2級準的橫向對接焊縫、縱向對接焊縫及不同厚度或寬度的橫向對接焊縫會發(fā)生疲勞破壞。對接焊縫附近的體金屬會發(fā)生疲勞破壞，但這是結的疲勞問題。因此，對接焊縫無需作疲勞強度計算，所以只作焊縫應力計算，公式為：

　　ρw=N/tLw≤[ρw] (1)式中 N--軸心拉力或壓力t--焊縫寬度Lw--焊縫有效長度[ρw]--對接焊縫的拉伸、壓縮許用應力 [ρw]=ρs/n式中n為安全系數。按《起重機設計規(guī)范》(GB3811-83)規(guī)定，在結構強度計算時，n=1.25，由此得出 [ρw]=395/1.25=316N/mm2。

　　首先，對L1、L2桿作應力計算。

　　由圖3知，此兩桿的最大應力位于與主桿相交的端點處，而每根主桿上的力分別是0.25p 則N1=0.25P(COSα+COSα1)，由余弦定律可求出COSα和COSα1的數值。

　　參照廠商提供的性能手冊，在起重工況為Ⅰ和Ⅱ時的主桿軸向壓力戶為1134350N。

　　將數據代入，可得N1=0.25x1134350×(0.2862+0.5183)≈228146N。

　　同理得出，N2≈208250N。

　　由圖2可知，除了兩桿的軸心壓力N不同之外，它們的焊縫寬度和有效長度均相同。

　　t=12 mm;Lw=∏d，考慮到加工相關線的關系，再乘上系數1.1，最后可得Lw=1.1x3.14x43≈148.52mm。

　　將所有數據代入公式(1)，可得 ρw1=128.01 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求;ρw≈116.85 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求。

　　再來討論由斷裂的斜撐桿對接的L3、L4兩桿的應力計算。此兩桿的最大應力位于對接處，除了兩桿的軸心壓力N不同之外，它們的焊縫寬度和有效長度均相同。

　　N3=0.25P(cosγ+cosγ1)，由余弦定律可求出cosγ和COSγl的數值。將所有數據代入，可得N3=0.25x1134 350X(0.2389+0.4282)≈189 181N。

　　同理得出，N4≈183 358N。 t=12mm; Lw=丌d=3.14x44.5=139.73mm 將數據代入公式(1)，可得ρw≈112.82 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求;ρw≈109.35 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求。

　　通過這次對大型進口起重機的桁架式吊臂的修復，我們認為，重點在于材料和焊條的選用，只要嚴格控制焊縫的質量、規(guī)范焊接工藝，就能解決修理中的難點。通過實際使用，證明修復后的吊臂性能完全符合要求。這樣的修復工藝快捷有效，為修復同類機器提供了借鑒。