大型龍門起重機的吊裝設計

改造者：李柳群　馬朋飛

大型龍門起重機的吊裝設計

改造者：李柳群馬朋飛

起重機械是現代化生產不可或缺的組成部分，有些起重機械還能在生產過程中進行某些特殊的工藝操作，使生產過程實現機械化和自動化。隨著技術的發展，大型起重設備的吊裝成為吊裝建設很重要的一項工作。文章探討的就是兩臺370t的龍門起重機門架大梁的吊裝。通過對剛性腿和柔性腿的門架系統的抬吊的理論計算來確保安全有效的完成本次吊裝。并在起重管理過程中合理地設計吊索具使吊裝安全的執行。

起重機在工程機械中起重機發揮了很重要的作用，特別是在道路及橋梁等的建設中。由于建設材料的特殊性及要求。同時由于施工作業的復雜性及吊裝環境的不穩定性，單臺起重機已經很難滿足吊裝要求，因此雙機起重機的應用越來越廣泛。

對于雙機起重機協同吊裝，環境因素是一個很重要的決定因素。這不僅加大了吊裝的難度，對汽車起重的性能及操作人員的要求也相應的提高了。本文討論的是對于兩臺重為370t，長為100m的龍門起重機門架大梁的吊裝，大梁剛性腿端使用液壓提升，柔性腿端使用門架滑輪組系統抬吊就位。大梁單件吊裝的質量為991t，吊裝的高度68.5m，分別使用的是500t的汽車起重機和160t的履帶起重機。

起重機的吊裝性能參數

汽車起重機是裝在普通汽車底盤或特制汽車底盤上的一種起重機，其行駛駕駛室與起重操縱室分開設置。汽車起重機有兩級雙H型支腿，可以360°全回轉作業。起重能力大，驅動強勁，性能好，適用性能廣泛和使用可靠。500t起重機主要的性能參數如下表1所示。

表1　500t汽車起重機主要的性能參數

履帶起重機可以進行物料起重、運輸、裝卸和安裝等作業。履帶起重機具有起重能力強、接地比壓小、轉彎半徑小、爬坡能力大、不需支腿、帶載行駛、作業穩定性好以及桁架組合高度可自由更換等優點，在電力、市政、橋梁、石油化工、水利水電等建設行業應用廣泛。160t履帶吊車的工作參數如表2所示。

表2　160t履帶吊車的工作參數

吊裝的設計

柔性腿的設計方案

柔性腿采用的是500噸吊車的吊裝頭部及兩臺160噸履帶吊溜尾，則柔性腿吊裝的受力簡圖如圖1所示。柔性腿的質量為109t，兩輛吊車的間距為61m，其中履帶起重機到重心的距離為28.5m。則汽車起重機的受力P=109×（61-28.5）/61=58.1（t），則每臺160t履帶吊的受力為1.1P/2=32t。

主要的力學分析及受力計算

圖1　柔性腿吊裝的受力簡圖

圖2　質量分配圖

對于大梁的吊裝，為了保證吊裝的安全，剛性腿和柔性腿的質量分配必須合理。質量分配圖如圖2所示。剛性腿的上部件20t，剛性腿軌道位置距主梁的外側0.8m。柔性腿的上部件40t，柔性腿軌道位置距主梁的外側0.7m。同時將上下小車安裝在大梁之上，考慮到門式桅桿吊裝能力將上下小車放于距剛性腿側約6m處。大梁柔性腿端采用440t/76m門式桅桿滑輪組進行大梁抬吊。

圖3　門架的豎立受力

圖4　后背受力的計算簡圖

圖5　桅桿吊裝時的計算簡圖

剛性腿端的受力：Fg=（7.34×99×48.2+133×94 .3+71×92.3+20×97.5+40×0.6）/96.2=583.1（t）

柔性腿端的受力：Fr=991-583.1=407.9（t）

A.起吊時，門架的豎立受力如圖3所示。桅桿中部的抗彎模量W為45264cm2。

門架的豎立受力：P=［162×76.8/2+（15+10）×76.8］/67.8=120.1（t）

中部的彎矩：M中=1/2（G0+q）×76.8/2-1/2P （67.8-38.4）+1/4×G×1/4×76.8=-507.9（t.m）

中部應力：σ=M中/W=507.9×105/45264=1122.1 （kg/cm2）

B.摘鉤時，500t的汽車起重機將門架豎立到55°后摘鉤靠后背繼續扳起，門架與后背繩形成的夾角如圖4所示。吊車停止起升后，后背后背滑輪松緊帶勁。主吊車起重繩扣松弛，主吊卷揚機同時停止作業。

后 背 繩 拉 力：T=1.1×［162×38.4+（15+10）×76.8］×cos55°/（76.8×sin31.2°+0.8×cos31.2°） =126.9（t）

后背繩的最大受力F為：

F=Tcos23.8°=126.9×os23.8°=116.1（t）

C.吊裝大梁時，大梁由設在剛性腿頂部橋頭堡吊裝平臺上液壓提升系統和門架桅桿頭部的兩套滑輪組共同抬吊。桅桿與滑輪組用250t卡扣連接后，開始起吊，起吊時的液壓提升系統的起升速度為12～15m/h，門架滑輪組的起升速度為22m/h，平穩的將大梁提升到接口處，從而完成吊裝。桅桿吊裝時的計算簡圖如圖5所示。

T=1.1×［（G 0+q+G）×2.7+G×2.7/2 +M］/78×sin47.9°=1.1×［（15+20+407.9）×2.7+162×2.7/2］/78×sin47.9°=27.6（t）

中部軸力：N中=1/2（G0+q+Q+1/2G）×sin88.0°+1/2T×cos47.9°=266.0（t）

通過軸力及中部應力的計算，門架桅桿能承擔本次吊裝的載荷。

技術措施

在長度方向，在大梁的兩端設置標尺，依靠測量人員站在地面上設置激光經緯儀檢測兩端高度誤差；寬度方向，由操作人員負責監控剛性腿橋頭上的液壓提升系統，通過望遠鏡觀測和大梁四角卷尺測量等手段實現；傾斜度調整，大梁的傾斜度控制由柔性腿端的桅桿滑輪組調整，長度方向可將滑輪組停止起升，等剛性腿端超前1m左右時，再同步提升，寬度方向調整滯后的滑輪組。

結語

文章通過門式桅桿的研究及主要的受力計算，對起重機的吊裝進行了綜合考慮，從而為吊裝的順利完成提供了保證通過汽車起重機與履帶起重機合理的配合，節約了吊裝的成本。也為后面其他大型吊裝設備的安裝提供了途徑。同時，利用液壓系統的同步技術實現控制室人機界面的實時監控，從而大大提高了工程實施的安全可靠性，保證了工程施工的質量。

李柳群馬朋飛

北方民族大學信息與通信技術研究所

李柳群（1988－）女，研究生，研究方向：多源信息的處理。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.07.027