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大型门架制作工艺李红霞 陈志文（广东江海机电工程 广州 510500）【摘要】本文介绍了21600kN双向门式启闭机门架制作工艺及拼装工艺.【关键词】水电站 门式启闭机 结构 开料 焊接 拼装 关键工艺一、概述QM21600门机装设于广西红花水电站坝顶上，是我企业在红花水电站制造大型起重设备之一，该门机机构多，用途大，主钩用于启闭和吊运厂房进水口检修闸门、闸坝检修门等，上游100kN回转吊关键用于船闸上闸首充水廊道闸门和船闸上闸首液压启闭机安装、检修吊装，门架一侧上部平台下方带有一台能够沿上下游移动16t电动葫芦以起吊坝面上零星物件。因为门机起重量大，机构多，扬程高，门架结构所以很庞大，而企业生产场地及设备能力有限，难于按常规制作工艺及整体立拼方法来确保门架制造及安装要求，针对上述问题，我们经过采取一系列工艺方法来确保门架各构件质量，门架制造达成了高质、高效、节省效果，下面就红花门机门架进行工艺介绍。二、门架结构组成1、图所表示，门架由上部结构、门腿、中横梁、上横梁、底横梁、回转吊下支承梁和扶梯、栏杆、平台等附件组成。2、上部结构由两端梁、两主梁、回转吊上支承架及平台、梯子等组成。三、门架关键结构件结构特点1、主梁a)主梁截面是由上、下翼缘板和腹板所组成矩形截面， 上翼缘板上方安装有起重机专用钢轨。b)上翼板下方加设了工字型结构纵向加劲肋。c)梁内设置有长隔板及短隔板,腹板设置了槽钢作为纵向加劲肋。d)在主梁和两横梁高强螺栓连接螺孔中，设有定位销作定位用。2、上部结构端梁上部结构端梁截面是由上、下翼缘板和腹板所组成矩形截面。梁内设计安放电气控制柜和电阻器，在腹板上开了门和窗子，横梁最大截面尺寸为1700mm2600 mm 。3、横梁(中横梁、上横梁)中横梁及上横梁截面为梯形截面；截面尺寸为1370 mm1470 mm1010 mm及 1940 mm2040 mm1010 mm。4、门腿a) 门腿由两翼板、两腹板及上、下盖板组成，截面为矩形截面，门腿总长为14578，上盖板尺寸和主梁连接处配合，下盖板尺寸和下横梁联接板尺寸配合，门腿和下横梁联接采取24-M40螺栓联接。b)在门腿和下横梁连接法兰处设置抗剪块以承受水平力及定位。5、底横梁底横梁截面为矩形截面，底横梁宽度和大车运行机构结构相适应，总长为14000mm。四、箱形梁制作工艺箱形梁开料时，腹板翼板长度方向预留0.3%收缩余量，宽度余量45mm，排料时注意翼板腹板接缝应避开应力集中面，采取半自动切割机切割下料及切割坡口。工艺步骤为：板料调平-板料拼接-开料(含腹板、翼板、隔板等)-箱形梁组装-焊接1、 焊接工艺以下：先焊型梁内侧筋板和腹板角接焊缝。由偶数焊工采取手工对称焊接，分段退焊。焊腹板和翼板内侧平角焊，由2名合格焊工对称施焊，由中间向两头焊。型梁内部焊透经检验合格，清理洁净后对内部进行除锈防腐，最终组装后翼板，然后进行外侧焊缝焊接。焊接外部焊缝，将箱形梁水平支撑平稳，采取两台林肯自动焊机平行同时施焊。分一到二道进行（腹板厚度小于14mm时用一道焊，16-20mm采取2道焊），先用较大电流和较慢速度焊接第一道，这一道关键确保其溶深达成要求，同时基础把坡口焊平。为降低焊接变形，焊完第一道以后，将箱形梁翻转180度，水平支撑平稳，焊接另两条焊缝。第一道一样采取大电流和低速度施焊，接着用较小电流和较快速度完成第二道焊缝。焊接时一定要同方向施焊，不准逆方向进行，预防箱形梁产生扭曲变形。完成这两道焊缝焊接后，再将箱形梁翻转180度，用一样方法焊接方法，完成第二道焊缝焊接。为确保焊接质量，再完成第一道焊缝焊接后，进行无损探伤，检验焊缝质量，如发觉缺点立即返工处理。埋弧自动焊关键焊接参数焊接道数焊条直径（mm）焊接电流（A）电压（V）焊接速度（m/h）1465070030-3223246006503235278）焊缝检验，一、二类焊缝进行无损探伤。9）检验箱形梁外形尺寸及变形量，如有变形则用火焰法进行调整。10）焊后检验：外观质量符合DL501894水利水电工程启闭机制造、安装、及验收规范要求。五、各构件关键工艺1、端梁一、端梁二、上横梁、中横梁关键工艺：1) 端梁腹板及下翼板按图纸总长留0.3%收缩余量开料，上翼板和腹板等长开料，腹板及上、下翼板高强螺栓联接断开处，用自动切割机断开，但板两端及板中间留100mm长度不切断，保持板相连。2) 其它各件按图开料制作。3) 按箱形梁工艺拼装并焊接。4) 焊后调平、调直，按启闭机制造规范进行梁体弯曲、腹板垂直度及波浪度等项目标检验及验收。5) 将8块连接板按中线点焊在两端内外侧，其中划有螺孔连接板放在外侧，然后配钻高强螺栓连接孔，定位孔铰孔加工。2、主梁关键工艺：1) 主梁腹板及下翼板按图纸总长留0。3%收缩余量开料，主梁上翼按宽度900mm开料制做，高强螺栓连接处凸出部分改在端梁一上翼板加长开料。2) 其它按图开料。3) 按箱形梁工艺拼装并焊接。4) 焊后调平、调直，按启闭机制造规范进行梁体弯曲、腹板垂直度及波浪度等项目标检验及验收。3、门腿关键工艺1) 按图开料，门腿长度方向在门腿下部留150mm余量。2) 门腿下端板先加工平面及定位槽位，和下部横梁配作40连接孔，作好配对记号，等门架拼装时，再和门腿焊接。3) 门腿上端开料后，加工平面。4) 除了门腿下端板外，拼装全部构件，按箱形梁工艺拼装、焊接。5) 焊后调平、调直，并进行验收。4、底横梁关键工艺1) 和支腿联接板开料，厚度方向留4-6mm加工余量，刨和翼板对接过渡斜面。2) 腹板两端加厚板开料，刨和翼板对接过渡斜面。3) 联接板和翼板对接，腹板加厚板和腹板对接，焊缝要求为一类。4) 按箱形梁工艺拼装并焊接。5) 焊后调平、调直。6) 划线，按线调正，铣床加工底横梁上平面。7) 和支腿联接板配作12-40孔。8) 和夹轨器安装部分先加工联接孔后，工地再和横梁拼装。六、门架拼装受场地及设备限制，门架分为三大块拼装，分别为上部结构拼装;上、下游侧两条门腿和各自上中横梁及下中横梁拼装。1、上部结构拼装1) 先将主梁一、主梁二、端梁一及端梁二分别划十字中心线，以主梁一放在平台下，用水平仪测平水平中心线，调平。2) 以该主梁为基准，将两端梁和主梁拼装。以上翼板为基准调平进行拼装，检验两主梁中线距离，考虑焊接收缩量，两主梁中心线取L+5mm。检验上平台长、宽、对角线符合规范要求后端梁和主梁焊接焊接。3) 配钻主梁上面部分高强螺栓联接孔。4) 将主梁上盖板板面对接焊缝铲平。（钢轨放置位置）然后安装路轨及挡板。两路轨距偏差为105003 mm，两路轨同一截面高低差5mm。5) 上部结构进行分体：全部连接板拆下，成对码在一起，每对连接板及断口处用电焊条书写上对应标志，端梁和主梁连接处-均要用电焊条写上对应标志。6) 各构件按要求进行表面预处理及防腐处理。2、上、下游一侧框架拼装1) 在拼装场地按半门架放地样，分别放出门腿中心线及支腿上、下联接板中心点。放出上横梁、中横梁中心线及外部轮廓线。考虑焊接收缩量，门腿中心线上下中点距取L+5mm。2) 将一条门腿在平台上架好，吊线调整门腿上端垫板平面和水平面垂直，并和门腿地样中心点重合，利用水平仪测平门腿水平中心线。3) 另一条门腿在平台上架好，调整门腿中心线和地样中心线重合，利用水平仪调整门腿高度和第一条门腿相同。4) 按门腿侧面修整各横梁长度，按中心线拼装上横梁、中横梁。 5) 检验无误后上横梁、中横梁和门腿进行焊接。焊接时两焊工分别在两支腿一侧对称施焊。6) 以地样下联接板中心点为基准，扣减下联接板厚度。采取吊线方法划门腿加工线，检验无误后，割除门腿小头多出长度。7) 下横梁和门腿下联接板用螺栓联接，全部联接螺栓好后，和两门腿进行拼装，调平下横梁水平中心线。8) 检验无误后将门腿垫板点焊固定在门腿上，门腿下联接板和门腿焊接。9) 安装门腿下联接板和下横梁连接板之间定位块，检验无误后将定将定位块焊在下横梁上，现场组装时直接对位即可。10) 测量各处，门腿上端中心尺寸要求为75005mm，门腿下端尺寸要求为140005mm。门腿长度为145785mm。并作好实际尺寸统计。11) 划下横梁和轮架加工线。12) 门架进行分体：全部连接板拆下，成对码在一起，每对连接板及断口处用电焊条书写上对应标志，支腿和下部横梁及和主梁连接处-均要用电焊条写上对应标志。13) 用火焰分割各横梁。14) 按划线加工下横梁和轮架联接两个平面。15) 门架全部高强螺栓联接面及全部连接板联接面用金刚砂进行打砂，刷环氧富锌漆。16) 各构件按要求进行表面预处理及防腐处理。17) 在同一个地样上拼装另一侧框架，方法同上。七、总结对于大型门式启闭机，门架制作和组装是关键，也是难点，根据常规作法，该门架还必需在厂内整体组装，门架总高为21米,上平台重量为55.6吨,如此庞大门架进行整体组装需要很大场地及大吨位起重设备,同时还要大量人员和物力和时间,我们经过充足论证,决定采取分组平拼方法替换整体组装。经过采取上述关键工艺，我企业制作大型门架在没有进行厂内立拼组装情况下，到工地进行安装时，各处联接全部很顺利，安装配合尺寸均达成了门机设计及安装规范要求，该方法和常规方法相比有下述几项关键工艺:1. 全部横梁及端梁高强螺栓分段处，均采取整体开料方法，并配钻全部高强螺栓联接孔，从而分别确保了门腿和中横梁及上横梁联接精度,上平台端梁和主梁联接精度。2. 门腿两端板采取先加工后焊接反常规方法，经过采取和下横梁用螺栓先联接紧固，约束其变形，并采取小电流焊接，可控制其焊接变形，既确保了门腿精度要求，也节省了大量机加工工时。3. 采取合理焊接次序、焊接方向及焊接工艺参数来控制焊接变形及降低焊接应力，对确保对门架组装制造精度起到至关关键作用。4. 利用水平仪及经纬仪对门架各构件进行正确划线和测量，从而确保了各构件制造和组装基准线正确性。实践证实，经过采取在地面卧拼方法，来修整及验证门架结构各尺寸，相对于立拼来说，既节省了大量时间、人力、物力，也确保了门架制作精度，该方法能满足同类门架制造精度要求，可供相关厂家借鉴和参考。作者介绍：李红霞（1964 ），女，1985毕业于广东工业大学(原广东机械学院)，高级工程师，从事水利水电机械设备设计、工艺设计及技术管理工作。