一臺(tái)德國(guó)利勃海爾公司生產(chǎn)的LGl200型桁架式汽車起重機(jī)(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(yán)重地影響了該節(jié)吊臂的剛度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，必須進(jìn)行修復(fù)。

1.修復(fù)方案
        本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看認(rèn)為，對(duì)4根彎曲變形及斷裂的斜撐桿，可去除斷裂和嚴(yán)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(wú)縫鋼管代替，即用角向砂輪切去其斷裂和嚴(yán)重彎曲的部分(避免因用氧乙炔焰切割而影響主桿)，并對(duì)主桿上的斜撐桿余段的焊口進(jìn)行仔細(xì)的打磨。4根斜撐桿的桿長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1=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(jīng)對(duì)桁架吊臂主桿的測(cè)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?？刹捎美湫５霓k法使其恢復(fù)原狀。

        對(duì)換用桿件的材料，應(yīng)盡可能地選與其原件相同或強(qiáng)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(jī)切割，得到4段長(zhǎng)度分別為500、800、900、1100mm的直桿，再將它們用內(nèi)襯套管兩兩對(duì)接。將長(zhǎng)度為800mm和900mm的兩桿對(duì)接作為L(zhǎng)4=1640mm桿的材料；用長(zhǎng)度為500mm和1100mm的兩桿對(duì)接作為L(zhǎng)3=1530mm桿的材料。

        對(duì)其余2根，比較了國(guó)內(nèi)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L(zhǎng)1=1310 mm、L2=1430 mm桿的材料，其化學(xué)成分與原件相似，屈服點(diǎn)ρs達(dá)到395 N/mm2。

2.修復(fù)工藝
        (1)焊接
        采用AX-300型直流焊機(jī)，選用奧地利OERLIKONTenacito 75~牌、型號(hào)為DIN 8529EY6975Mn2NiCrMoB的堿性焊條(其ρs=700 N/mm2，橫截面直徑為3.25mm)。

        對(duì)焊縫要求：對(duì)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(hù)焊焊縫坡口的基本型式與尺寸》的要求執(zhí)行。施焊時(shí)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(nèi)襯套管為厚度ρ=4mm的A3鋼管。兩兩對(duì)接的原管材之間留2-3mm的空隙，使焊接時(shí)能將3件管材同時(shí)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(yù)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(cè)各20mm范圍內(nèi)的銹污清除干凈。焊接時(shí)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(hào)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(shí)間為20h左右。

(2)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)
        去除焊渣后，檢測(cè)焊縫質(zhì)量，外觀檢視后，經(jīng)X射線拍片探傷檢驗(yàn)，焊縫質(zhì)量合格。焊縫應(yīng)力計(jì)算桁架式吊臂結(jié)構(gòu)受變載荷作用，能會(huì)發(fā)生疲勞破壞。符合 1級(jí)或2級(jí)準(zhǔn)的橫向?qū)雍缚p、縱向?qū)雍缚p及不同厚度或?qū)挾鹊臋M向?qū)雍缚p會(huì)發(fā)生疲勞破壞。對(duì)接焊縫附近的體金屬會(huì)發(fā)生疲勞破壞，但這是結(jié)的疲勞問(wèn)題。因此，對(duì)接焊縫無(wú)需作疲勞強(qiáng)度計(jì)算，所以只作焊縫應(yīng)力計(jì)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(zhǎng)度[ρw]--對(duì)接焊縫的拉伸、壓縮許用應(yīng)力 [ρw]=ρs/n式中n為安全系數(shù)。按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB3811-83)規(guī)定，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，n=1.25，由此得出 [ρw]=395/1.25=316N／mm2。

        首先，對(duì)L1、L2桿作應(yīng)力計(jì)算。
由圖3知，此兩桿的最大應(yīng)力位于與主桿相交的端點(diǎn)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(shù)值。

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

         將數(shù)據(jù)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(zhǎng)度均相同。

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

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

        再來(lái)討論由斷裂的斜撐桿對(duì)接的L3、L4兩桿的應(yīng)力計(jì)算。此兩桿的最大應(yīng)力位于對(duì)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(zhǎng)度均相同。

N3=0.25P(cosγ cosγ1），由余弦定律可求出cosγ和COSγl的數(shù)值。將所有數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)代入公式(1)，可得ρw≈112.82 N/mm2<[ρw]，滿足強(qiáng)度要求；ρw≈109.35 N/mm2<[ρw]，滿足強(qiáng)度要求。

        通過(guò)這次對(duì)大型進(jìn)口起重機(jī)的桁架式吊臂的修復(fù)，我們認(rèn)為，重點(diǎn)在于材料和焊條的選用，只要嚴(yán)格控制焊縫的質(zhì)量、規(guī)范焊接工藝，就能解決修理中的難點(diǎn)。
         通過(guò)實(shí)際使用，證明修復(fù)后的吊臂性能完全符合要求。這樣的修復(fù)工藝快捷有效，為修復(fù)同類機(jī)器提供了借鑒。