固定座式起重機整機海運技術創(chuàng)新與應用

王彬+吳海來

摘 要：固定吊結(jié)構(gòu)特殊，上下部結(jié)構(gòu)重量相差較大，傳統(tǒng)的散件運輸方式，費時費力、效率低下、生產(chǎn)成本高。為了有效降低海運成本、更加高效、安全地將固定吊運抵用戶碼頭安裝，需要一種新的海運技術。

關鍵詞：固定座式起重機；整機海運；技術創(chuàng)新

中圖分類號：U693 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）3-0052-02

固定座式起重機（HGQ，以下簡稱固定吊）是一種常用港口起重設備，該類設備上部結(jié)構(gòu)類似于門座式起重機，下部為單筒體結(jié)構(gòu)與碼頭預制基座連接。其無大車行走機構(gòu)，無框架式門腿結(jié)構(gòu)，采用單筒體與預埋基座焊接方式安裝固定，無法移動工作位置。固定吊的整機海運技術是基于該類設備自身的結(jié)構(gòu)特點及用戶碼頭條件限制，在確保固定吊安全的前提下，通過多項技術創(chuàng)新，突破技術瓶頸，實現(xiàn)固定吊的整機海運。

1 技術創(chuàng)新優(yōu)勢

（1）縮減項目成本和時間。固定吊整機運輸至用戶碼頭，卸船后即可與基座安裝，僅需進行少量調(diào)試工作即可交付使用，可大幅減少現(xiàn)場各項費用支出，同時也使現(xiàn)場總裝調(diào)試工期有效縮短。

（2）提高設備發(fā)運的完整性。整機運輸使固定吊的設備完整性得到保障，減少了因散件發(fā)運而造成的諸如：發(fā)運零部件遺失、發(fā)運順序混亂、現(xiàn)場清點工作等諸多麻煩。使設備到岸后的調(diào)試交機更加便利。

（3）降低運輸成本。整機運輸為三維運輸，整個上部結(jié)構(gòu)全部安裝好，高度空間利用率高，可大大節(jié)約運輸成本，提高了運輸效能；若散件運輸，原本使用整機運輸一航次即可完成的工作，則至少需要三航次才可以完成。

（4）減少對外設備的依賴性。固定吊如果散件發(fā)運至現(xiàn)場組裝，則需要眾多大型的吊裝設備輔助，往往費用高昂，效率低下。整機運輸則可一勞永逸避免對外設備的過渡依賴這一問題。

2 技術難點

（1）固定吊結(jié)構(gòu)存在重量分配不均，存在“頭重腳輕”現(xiàn)象。固定吊主要分為上部和下部兩大結(jié)構(gòu)，其主要的工作機構(gòu)和部件均安置在上部結(jié)構(gòu)上，加上預制的配重重量，一般上部結(jié)構(gòu)的重量可占整機重量的80%以上，形成了典型的“頭重腳輕”危險狀態(tài)。

（2）固定吊自身缺乏行走機構(gòu)，無法移動。由于固定吊在碼頭直接與預埋基座連接，作業(yè)時無需移動，所以在設計時并沒有考慮安裝行走機構(gòu)，使固定吊缺乏海運裝卸船期間的移動能力。

（3）固定吊筒體結(jié)構(gòu)簡單，強度低，無法滿足海運顛簸工況要求。固定吊下部為筒體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)十分簡單薄弱，使僅可承受垂向受力，而海運時產(chǎn)生的顛簸工況主要為橫向和縱向受力，筒體結(jié)構(gòu)無法滿足此類工況下的強度要求。

3 技術創(chuàng)新與應用

3.1新增“無聯(lián)系橫梁式”附加行走機構(gòu)

為了解決固定吊自身缺乏行走機構(gòu)，無法移動的技術難點，我們在固定吊的筒體結(jié)構(gòu)上新增“無聯(lián)系橫梁式”附加行走機構(gòu)用于發(fā)運狀態(tài)裝卸船時的工況（發(fā)運狀態(tài)工況如圖1示，配重灌滿，臂架呈水平狀態(tài)），考慮到固定吊在移動過程中的重心變化，可能會引起附加行走的牛腿和分載梁的集中載荷過大，存在超出設計許用應力范圍的情況。

所以在設計附加行走結(jié)構(gòu)時，首先對該結(jié)構(gòu)在實際工況中的受力情況進行計算分析校核，以確保行走結(jié)構(gòu)的安全性，以及設計方案的合理性：

3.1.1各工況附加行走機構(gòu)受力分析計算

現(xiàn)假設以固定吊整機空載重量1200t，行走機構(gòu)軌距13.4m，基距6m為例，當俯仰角度為55°時的最極端工況（整機偏載3腿受力，單腿懸空）下受力情況如下圖1示，各可能發(fā)生工況計算如下：

工況1：重心偏分載梁側(cè)

在取得各牛腿支點受力值后，即可根據(jù)其中最大受力值計算牛腿結(jié)構(gòu)和分載梁的許用強度。

3.1.2牛腿強度計算

由表1牛腿受力值數(shù)據(jù)表可知在工況3中的2#牛腿受力值最大，單腿受力F=626.4t，所以我們選取該數(shù)值進行牛腿強度校核計算。

3.1.3分載梁強度計算

通過對連接臺車與牛腿的分載梁進行受力分析與強度校核，并以此為依據(jù)，選取符合應力要求的軌道梁舊件2件，經(jīng)改制后作為本項目的分載梁使用。

通過科學分析和精確計算，發(fā)現(xiàn)以現(xiàn)有的工裝組成的行走機構(gòu)既可以保證行走支點在偏載時所承受的載荷力在臺車的受壓允許范圍之內(nèi)，不至發(fā)生壓潰臺車的事故，又能夠確保設備的重心始終不發(fā)生明顯的偏移，從而避免發(fā)生傾翻的危險。在實際裝卸過程中，設備的各項指標也驗證了上述計算結(jié)果的準確性。

最后組成附加行走機構(gòu)：具體為在固定吊筒體的兩側(cè)各焊接牛腿兩件，牛腿下安裝行走梁。最后在行走梁下安裝4部400t頂升臺車，軌距為13420mm，臺車自帶頂升液壓油缸，油缸頂升行程為168mm。

3.2圓筒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強

由于固定吊上部結(jié)構(gòu)距離軌面15m以上，海運綁扎只能在下部圓筒體上進行；同時，附加行走機構(gòu)的安裝也使得該設備下部圓筒體承受著巨大的應力載荷。而為了使固定吊卸船后筒體結(jié)構(gòu)順利與碼頭基座定位對接，筒體結(jié)構(gòu)（直徑達12m）的圓度設計誤差不得超過60mm，而筒體結(jié)構(gòu)的筒壁鋼板厚度一般在20mm～40mm左右。使得固定吊筒體結(jié)構(gòu)極易發(fā)生塑形變形、甚至破斷撕裂等情況。通過上述技術創(chuàng)新，使原本笨重的固定吊具備了移動能力，且結(jié)構(gòu)強度滿足整機海運的強度要求。

2015年4月中旬，該技術創(chuàng)新方案應用于1臺海南昌江固定吊的整機運輸項目。在較短時間內(nèi)順利完成了裝船和卸船，且在經(jīng)歷了5天的海運卸至用戶碼頭后，經(jīng)檢測，該固定吊的筒體圓度變形誤差在允許控制范圍之內(nèi)，通過人工現(xiàn)場調(diào)校即完成了與碼頭預埋基座的對接安裝工作，高效地工作效率受到了用戶的高度評價。endprint