一種電站用橋機的低凈空設計思路

梁 昊，姚曉敏

（山東豐匯設備技術有限公司，山東 濟南 250200）

一種電站用橋機的低凈空設計思路

梁 昊，姚曉敏

（山東豐匯設備技術有限公司，山東 濟南 250200）

近年來，市場對電站汽機房吊裝發電機定子用橋機需求量越來越多，特別是80t～130t等中等噸位的電站橋式起重機占據市場份額較大。本文主要從降低軌頂以上高度H1為切入點，通過對比幾種典型的電站橋式起重機結構形式，從構造特點、受力情況、加工工藝等多方面分析，提出一種電站用橋機的低凈空設計思路，提高電站用橋機的市場競爭力。

電站用橋機；低凈空；行走機構；軌頂以上高度

1 引 言

影響電站用橋機整機性能及技術評標的主參數大致有：軌頂以上高度H1，整機寬度W，整機自重G，整機功率P，大車輪壓Pmax，左右鉤限C，整機工作級別等（圖1）。這幾大參數是相互影響，相互制約的。其中，軌頂以上高度H1尤為重要。在相同起升高度情況下整機軌頂以上高度H1設計越低，廠房高度就可以越低，就越可以提高廠房利用率，進而節省大量廠房的土建費用。據設計院提供的資料，150m×30m的電廠廠房造價約300元/m3，高度每降低1m，節省土建費用約135萬元。可見，軌頂以上高度H1通常是業主橋機評標的重要參數。

軌頂以上高度H1由小跑車高度和主結構端梁支撐段高度兩部分構成，所以提高投標中標率，就必須降低軌頂以上高度H1，也就必須從降低小跑車高度和降低主結構端梁支撐段高度兩部分入手。小跑車受制于卷揚機的性能限制，一般可降低的高度有限。主結構端梁支撐段高度和橋機噸位、結構形式等因素相關。針對電站用橋機噸位主要集中于80～130t的特點，不考慮降低小跑車高度的前提下，通過降低主結構端梁支撐段高度進而降低橋機軌頂以上高度H1，提高橋機投標中標率，還是很有研究價值的。

2 技術難點

降低主結構端梁支撐段高度，與橋機主端梁連接形式和橋機大車行走機構車輪組構造形式都有直接關系，尤以主端梁連接形式為重點，主要難點和要求如下。

圖1 橋機示意圖

1）為避免行走機構采用臺車平衡梁增加主結構端梁支撐段高度，80～130t電站用橋機的小車和大車車輪數量最好都為4個。

2）為了盡量降低主結構端梁支撐段高度，橋機主梁和端梁最好側面連接（焊接或高強度螺栓連接），小跑車主梁和端梁也最好側面連接（整體焊接或高強度螺栓連接）。

3）新的軸承箱結構要便于實現標準化模塊化設計和制作。

3 符合要求的幾種主端梁連接形式

1）主端梁焊接+角軸承+調整墊板（傳統式）(圖2) 整體結構采用2根主梁和2根鉸接式端梁的四梁框架橋架，雙主梁通過聯系梁及銷軸相互連接，每根主梁和對應鉸接式端梁采用焊接連接形式，適用于未采用臺車的橋式起重機端梁或門式起重機的下橫梁，一般輪距比較大的場合。采用這種結構，制造、安裝都很方便，但構造較復雜、重量大、零件多、安裝精度低，調整墊片比較麻煩，用時較長，在使用過程中易腐蝕損耗。且角型軸承箱結構不利于產品的標準化和模塊化設計，車輪的安裝精度依賴于工人的技術水平，不利于后期的設備維護和檢修，多數公司已淘汰此種連接形式。

圖2 主端梁焊接+角軸承+調整墊板

2）主端梁側面高強螺栓連接+摩擦墊+鏜孔軸承箱（圖3） 德馬格橋架的主端梁的連接就采用了這種形式。這種連接方式是采用兩塊厚的法蘭板，先分別焊在主梁和端梁上，每個螺栓孔處需要加工3～5mm深的沉孔(在主、端梁上都要加工)。在沉孔內放入一個定位圓環墊圈，安裝時將墊圈點焊固定在沉孔內，然后用端梁去配合主梁，用扭矩扳手按要求加預緊力，然后用高強度螺栓通過法蘭板把主梁和端梁連接起來。這種連接形式的特點是連接作用力的傳遞靠法蘭間摩擦墊和法蘭沉孔間的摩擦力，螺栓本身不承受剪切力和擠壓力。這種連接形式端梁與主梁是拆分設計，主端梁之間的連接法蘭留有2～3mm間隙，連接法蘭不用大面積加工平面，端梁可單獨加工，并使用鏜孔軸承箱車輪組，利于產品的標準化和模塊化設計制造，是一種在制造運輸和安裝方面都比較優越的主端梁連接形式。

圖3 主端梁側面高強螺栓連接+摩擦墊+鏜孔軸承箱

3）主端梁側面高強螺栓連接+剪力臺階+定位銷(圖4） 此種連接形式的特點：橋機的主端梁的連接法蘭面均靠機加工保證裝配精度，各部件需要單獨機加工，需設計承載足夠剪力和擠壓的剪力臺階，再靠定位銷消除側向定位誤差，可實現部件之間的精確定位，最后由高強度螺栓連接裝配。這種連接形式端梁與主梁也是拆分設計，端梁同樣可以單獨加工，并使用鏜孔軸承箱車輪組，利于產品的標準化和模塊化設計制造，制造、運輸和安裝都比較方便。

4 一種新連接形式

圖4 主端梁側面高強螺栓連接+剪力臺階+定位銷

整體結構采用2根主梁和2根鉸接式端梁的四梁框架橋架，雙主梁通過聯系梁及銷軸相互連接，每根主梁和對應鉸接式端梁采用焊接連接形式，每側鉸接式端梁在主梁兩側腹板外側各設置一處橫斷拆分法蘭與各自的單輪臺車用高強螺栓連接。鉸接式端梁的橫斷拆分法蘭以及單輪臺車連接法蘭均靠機加工保證裝配精度，連接法蘭面中間設置可以承載足夠剪力和擠壓的水平平鍵，再靠連接法蘭四角的定位銷或鉸制孔螺栓消除側向定位誤差，可實現部件之間的精確定位，最后由高強度螺栓連接裝配（圖5）。與前幾種橋機主端梁連接形式相比較，特別是與第二種德馬格的拆分形式相比，這種新型主端梁連接形式有諸多優點：雙剪切平面受力更好，能滿足大噸位，低整機高度的情況，適合應用于歐式起重機；配合定位鍵和鉸制孔螺栓，端梁定位準確，連接螺栓基本無剪力作用；雙主梁和一車運輸，節約運輸成本；端梁拆分后，各單輪臺車加工制造方便，可實現標準化制造；通過調整單輪臺車長度就可以調整小跑車軌距，利于小車軌道布置和調整；大車行走機構可以使用的鏜孔式軸承箱，便于與小車行走機構的統一設計。

圖5 主端梁側面高強螺栓連接+剪力臺階+定位銷

5 結 論

近年來伴隨著市場競爭的加劇，市場賦予電站用橋機很多新設計理念，比如“歐式起重機”設計理念，這是一種基于歐洲輕量化和模塊化設計理念以及先進生產制造工藝，使整個起重機的結構緊湊，運行平穩，自重減輕，高度降低，節能減耗，大大減少用戶對起重機運行廠房的建造成本和起重機運行費用，提高起重機的整機品質和運行性能。歐式起重機將會成為起重機的發展趨勢和市場需求的主流，電站用橋機也不例外。無疑，采用這種新的橋機主端梁連接形式，對降低主結構端梁支撐段高度，降低軌頂以上高度H1，降低橋機整機高度，降低業主廠房建造成本，提高橋機市場競爭力是很有益處的。

[1] 張質文，王金諾．起重機設計手冊[M]．北京：中國鐵道出版社，2001.

[2] 須 雷．現代起重機的特征和發展趨向[J]．起重運輸機械，1997，(10)：3-7．

[3] 馬進峰，張寅龍．進口橋式起重機與國產橋式起重機比較[J]．科技風，2011，(16)：110-111.

(編輯 賈澤輝)

A bridge crane of power station low clearance design thought

LIANG Hao, YAO Xiao-min

TH213.5

B

1001-1366(2015)11-0038-03

2015-10－20