門式起重機專用吊具的設計

黃永明

摘 要：本文主要介紹了根據門式起重機的結構特點和實際需求，設計了一種專用吊裝工具，其中對吊具的結構組成進行了說明，并對吊具的強度進行了效核，此吊具成功的運用到了實際的吊裝過程中。

關鍵詞：專用吊具;結構設計;結構分析

引言

隨著采礦工藝的創新，大型設備加大投入，設備使用配件的更新，由其是大型卡車箱斗的更換、翻轉作業加劇，以前的吊裝工藝不滿足現在的5類型箱斗吊裝需求，其中4類型箱斗需要3臺吊車聯合進行翻轉作業，對吊車的標準要求高，其中一臺吊車作業時接近臨界點，作業危險因素很大，因此需要改變新的吊裝作業工藝，購進了MG150/（75+75）t—30m門式起重機，在使用過程中，該門式起重機原有的翻轉箱斗工藝不適用于露天開采的大型卡車箱斗翻轉作業，根據作業需求，設計了一種適用于門式起重機的專用吊具，大型設備的起吊通常使用專用吊具，由于設備的重量極大，作業時的安全性要求很高，因此吊具結構尺寸的設計和力學性能的優化便成為關鍵。根據分析所得的應力分布和形態情況，設計專用吊具的結構尺寸，最終實現了專用吊具滿足現場檢修的各項性能的優化并在實際作業時滿足各項工作要求。

一、門式起重機的主要用途

MG150/（75+75）t—30m門式起重機是一種起重量大、起升高度大的門式起重機械。專用于大型結構件的吊裝和吊斗鏟鏟斗、卡車箱斗翻轉作業。

起重機的主梁上共有兩臺小車，上小車額定起重量為2×75T，下小車主起升的額定起重量為150T。

當上下小車合作時可在跨中任何位置將150T的卡車箱斗進行空中翻轉，上下小車可共抬吊150T。

MG150/（75+75）t—30m門式起重機具有升降、吊運、空中翻轉等功能。對于卡車箱斗的翻轉、合攏作業等特點尤為突出。通過兩臺小車進行翻轉作業，首先是通過升降調整，使整個箱斗重量都由上小車來承受。卸了荷載的下小車由上小車的下面穿過去并重新栓掛在箱斗的另一側，這時通過上小車吊具的下降和上下小車的平行移動，從而完成箱斗的180°翻轉作業。

MG150/（75+75）t—30m門式起重機正常工作的氣候條件：環境溫度最高氣溫達±39.4℃，年平均溫度5.3～7.6℃;環境溫度最低氣溫-34℃;年降水量為231～459.5mm，年蒸發量為1824.7～2896.1mm，完全符合本單位的露天檢修氣候條件。

MG150/（75+75）t—30m門式起重機翻轉起重能力150T、抬吊起重能力150T、跨度30m、基距11m;上小車：起重能力2×75T（兩吊鉤間的吊重差≤22.5T）、起升高度18m、起升速度0—0.28m/min、運行速度0—20m/min;下小車：起重能力2×75T（兩吊鉤間的吊重差≤22.5T）、起升高度18m、起升速度0—0.27m/min、運行速度0—20m/min;起重機大車運行速度0—32m/min，符合檢修場地的檢修技術要求。

二、箱斗結構分析

箱斗一般重量在40T—55T之間，箱斗共有4個吊裝孔，箱斗側面各有2個吊裝孔，但是2個吊裝孔所對應的重量不一樣，一個40T左右，一個15T左右，以超出門式起重機兩鉤之間的吊量差≤22.5T的標準。

吊斗鏟鏟斗寬度小于上小車兩鉤寬度，起吊后，吊索具角度偏大，依據受力分析，所使用吊索具要求成比例提高，同時也增加安全隱患，通過此次所設計專用吊具的轉銷孔的選擇，可以更好的解決此類問題。

門式起重機專用吊具的應用，有效的解決了難題，從而更安全、高效的完成翻轉箱斗等需要2吊鉤或者3吊鉤完成的作業任務。

三、專用吊具的設計

吊具是指用于連接被吊物體及起重設備并滿足起吊要求的剛性器件，一般需要滿足以下條件：有足夠的剛度、強度以及穩定性，在靜載試驗、動載試驗及使用性能試驗中，撓度在規定限度內，在實驗中不產生塑性變形及裂紋等破壞現象。

對于長大型設備物件的起吊，必須具有針對性制作專用的吊具，如何安全高效零變形零損傷的吊運一直是其關鍵問題所在，設計了一種裝卸方便的梁式吊具，完成大型卡車箱斗翻轉、電鏟鏟斗吊裝及翻轉、吊斗鏟鏟斗的組裝及翻轉整體跨吊裝;

針對大型卡車箱斗翻轉作業特點，設計了專用吊裝吊具，并對吊具的強度進行了效核。

吊具主梁的材質主要是Q345B鋼板，也就是16Mn板，也有高強度的Q460鋼板，更好一些的可以采用船用板。

吊具采用全焊接、封閉式的鋼結構，吊具的鋼結構呈全封閉式。它由主框架和銷軸構成，吊具大部分結構在可旋轉的胎架上拼裝焊接，這就使傳統工藝中的立、仰焊縫大大減少，而且大部分可用自動焊，使焊接質量得到保證，由于結構件能被固定在工裝胎架上焊接成形，所以焊后無需校正就能保證加工要求。

吊具交付前在廠內作150%靜載測試。所有用于承載的吊耳在廠內進行安全測試。吊具的每一個轉銷分別按吊鉤標準作安全測試。

主梁中間兩銷軸之間最大起吊量為150T，完全符合MG150/（75+75）t—30m門式起重機的作業標準。

四、吊具的組成

吊具由主體梁、銷軸、拉板組成。

主梁總長14000m、寬800mm、高900mm，由22個吊點調節孔組成，主梁中心線左右各有11個吊點調節孔，每孔間距500mm，銷孔直徑260mm，箱體中心線左右兩孔間距3400mm。

五、吊具結構示意圖

1、外半卡環;2、內卡環;3、上軸;4、吊耳;5、中軸;6、下軸;7、梁體;

1、端板;2、內支板1;3、上連板;4、下貼板;5、內支板2;

6、內支板3;7、內支板4;8、內立板;9、內外貼板;10、上蓋板;

11、側板;12、下連板;13、下立板;14、下支板1;15、下支板2;

16、下支板5;17、下支板6;

六、吊具的計算

專用吊具的計算主要是指對主梁的強度進行校核。

1#主梁強度條件為：

其中

主梁受力分析：

由于主梁的饒性，兩個專用吊具的形態不一樣，各銷孔承受的載荷不相同，1#主梁（雙鉤抬吊）中心線最近左右兩銷孔合力起吊能力最小，2#主梁（單鉤起吊）中心線最近左右兩銷孔合力起吊能力最大，設計吊裝能力為150T，通過靜態載荷與動態載荷試驗均達到150T承受能力，強度、剛度和饒度符合設計吊裝要求。1#主梁中心線最遠左右兩銷孔（箱體兩端銷孔）;2#主梁中心線最遠左右兩銷孔（箱體兩端銷孔），起吊能力為最大起吊能力，遠遠大于150T吊裝要求，通過兩個專用吊具的合理搭配，在現有的所有作業任務都能安全高效的完成。

七、吊具的性能

㈠、優點：

6.1.1、承載能力高。

6.1.2、安全性好，破斷延伸率≥20%。

6.1.3、通用性、互換性強。

6.1.4、易于存放。

6.1.5 、使用壽命長。

6.1.6 、使用溫度范圍大。

6.1.7、易于檢測，方便快捷。

㈡、缺點：

6.2.1、價格較吊帶、鋼絲繩、起重鐵鏈偏高。

6.2.2 、自重偏大。

㈢、安全防護：

6.3.1、吊具起吊時，決不應超過極限起重量。

6.3.2、當工作時不準靠近吊具。

6.3.3、當大小車運行、門式起重機行走、轉銷和導板被操作時不準靠近運動部件。

6.3.4、當通電時不要連接和拆開電氣接頭。

6.3.5、不要隨便擰動油泵壓力和流量的調節裝置，正確調整方法。

6.3.6、吊具使用時，僅限于它的設計使用功能。

6.3.7、維護所有的電氣和液壓元件。

6.3.8、不要站在懸著的吊具下面。

6.3.9、每次作業后，檢查吊具結構有無損傷，緊固件有無松動。如有，必須及時處理。

八、結論

為解決吊裝重物在轉運、翻轉過程中時可能出現塑性變形、門式起重機安全作業（防止傾倒）的問題，研發了一種由型鋼焊接拼裝而成的專用吊具用于門式起重機作業吊運，并對吊具的結構及尺寸進行了設計，通過材料力學理論對極限荷載情況下的吊具和鋼板進行了強度及剛度校核。該門式起重機專用吊具具有承載能力、剛度大等的優點，在工程實施中使用效果良好，吊運的卡車箱斗、吊斗鏟鏟斗均在允許范圍內，提高了吊運的機動性。但是此款專用吊具只是適用于MG150/（75+75）t—30m門式起重機，只有在MG150/（75+75）t—30m門式起重機上才能完全體現出此款專用吊具的所有性能，通過經濟性、使用率和近兩年的現場使用情況，此次的專用吊具已經達到預期標準，設計合理、適用的專用吊具不但能夠滿足檢修的實際需用，提高檢修效率，而且對保障人生安全、設備安全起到至關重要，并為大型鋼板或大型設備的起吊控制積累了經驗。

參考文獻

[1]劉延柱，朱本華，李軍平.大型鋼箱梁有關設計及制造細節問題的探討[J].鋼結構，2013，（09）.

[2]郭強，起重機安全作業[M].中國標準出版社，2010.

[3]任安超，周桂峰，吉玉.熱軋鋼板樁的發展和應用前景[J].特殊鋼，2012，30（1）：24.

[4]侯祥林，王潔樂.超靜定梁結構非線性大變形問題的優化算法與應用[J].沈陽建筑大學學報：自然科學版，2014，（5）16.

[5]潘江文.大型吊裝中設備吊耳設計與驗收[J].石油工程建設，2009，35（3）.

[6]沙惠忠，梁開成.中級起重工工藝學.哈爾濱工程大學出版社，2003.

[7]單淑梅，張勇忠.起重機司機[M].機械工業出版社，2009.12.