岸邊集裝箱起重機(jī)鋼絞線加高工裝提升系統(tǒng)

冒 建 徐亞光

上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司

1 引言

為保證岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡稱岸橋)加高改造工作順利完成，受場地、設(shè)備、周期等條件限制，設(shè)計了岸橋鋼絞線加高工裝提升系統(tǒng)。在設(shè)計過程中不僅要考慮其安全性、穩(wěn)定性，也必須考慮工裝的承重能力、安裝形式、工裝油缸的同步性能及電氣液壓系統(tǒng)的連續(xù)性，明確安裝工藝，確保系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定的運行，有效縮短岸橋加高提升的時間。

2 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及運行原理

鋼絞線提升工裝是主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)泵站總成、提升油缸、錨具、提升鋼絞線及相關(guān)附件組成。總電源連接至主電控柜，分路動力電源分別至每臺泵站，每臺泵站有信號電源線至左、右兩只提升油缸，每只提升油缸由軟管連接至泵站，分別用于上下錨定油缸及主頂升油缸；控制電腦與主電控柜之間，以及主電控柜與泵站之間采用DP連接通訊。

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

岸橋鋼絞線加高工裝是由塔架、水平聯(lián)系梁、扁擔(dān)梁等組成(見圖1)。將塔架安裝并固定在岸橋下橫梁上，通過聯(lián)系梁將塔架下部機(jī)構(gòu)連接在一起，使其成為一個穩(wěn)定的方框結(jié)構(gòu)；上部結(jié)構(gòu)通過加強斜撐管，水平撐管等組成一個穩(wěn)定堅固的框架結(jié)構(gòu)，確保了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)間的連接均采用緊固件和銷軸裝配方式，減少了現(xiàn)場焊接工作。在提升過程中，扁擔(dān)梁跟隨鋼絞線向上運動，從而實現(xiàn)岸橋的提升加高。

1.頂升支座 2.塔架 3.水平聯(lián)系梁 4.加強斜撐管 5.拉桿 6.扁擔(dān)梁 7.水平撐管圖1 機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝總圖

2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計

每個液壓泵站總成主要由柱塞泵、齒輪泵、比例閥、電磁換向閥及安全溢流閥等組成[1]。柱塞泵為提升油缸提供動力源，主泵回路通過比例閥等部件進(jìn)行換向、速度調(diào)節(jié)來控制提升主油缸的動作，每只提升主油缸安裝有壓力傳感器，實時監(jiān)測油缸載荷變化，以實現(xiàn)對油缸同步性、速度及方向的精準(zhǔn)控制。齒輪泵為其輔助錨具裝置提供動力源，輔助泵回路通過電磁閥等部件進(jìn)行換向來控制錨具油缸的動作。

提升作業(yè)時，通過提升油缸的運動帶動鋼絞線帶載運行，鋼絞線上端由提升油缸上下錨具油缸的開閉鎖住，下端由固定錨具鎖住帶載。泵站作為動力源，比例閥根據(jù)提升油缸的位移變化自動調(diào)節(jié)運行速度以保證所有油缸的同步性。

2.3 提升油缸設(shè)計組成及運行說明

一只提升油缸總成集成了上下錨具油缸、提升主油缸、安全閥塊及壓力傳感器、位移傳感器、上下錨感應(yīng)限位、接線盒、錨具等部件(見圖2)，電氣信號通過電氣快插接頭連接[2]。鋼絞線通過上下錨具的轉(zhuǎn)換受力，配合油缸的伸縮，實現(xiàn)鋼絞線束的提升與下降。

1.主油缸 2.下錨裝配 3.上錨裝配 4.固定錨 5.下錨支柱6.起重吊耳 7.六角螺母M36 8.位移傳感器 9.壓緊小油缸 10.防撞桿圖2 提升油缸總成外形圖

自然狀態(tài)下，所有錨具都由彈簧壓在錨孔內(nèi)，處于“停”的狀態(tài)(見圖3)。提升作業(yè)時，上錨緊、下錨停，主油缸的伸缸動作帶動鋼絞線上升；伸缸到位后，下錨緊、上錨松，主油缸空載縮缸，到位后，然后再進(jìn)行下一次帶載上升；反之運行進(jìn)行帶載下降。

1.壓緊小油缸 2.錨具壓板 3.壓縮彈簧 4.錨具 5.定錨塊 6.鋼絞線導(dǎo)向管圖3 錨具結(jié)構(gòu)圖

2.4 錨具及鋼絞線選型及參數(shù)要求

錨具采用錐形錨[3]，錐型錨具主要由錨具和夾具組成(見圖4)。要求錨具、夾具和連接器具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適用性，以保證充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的強度，并安全地實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。其優(yōu)點為：①減少大量準(zhǔn)備工作，鋼絞線穿入孔道方便；②錨固性能可靠，鋼絞線不滑動；③如一束鋼絞線下料長度不等，安裝夾具時還可予以調(diào)整，使每根鋼筋應(yīng)力仍較均勻。

1.夾具 2.錨具 3.夾片彈簧圖4 錐形錨結(jié)構(gòu)圖

鋼絞線采用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力模拔鋼絞線[4]，常見抗拉強度為1 860 MPa，屈服強度高。模拔的預(yù)應(yīng)力鋼絞線在絞合后經(jīng)過一次模具壓縮過程，結(jié)構(gòu)更加密實，表層更加適合錨具抓握，主要用于提升工程。其公稱直徑、抗拉強度、破斷拉力、鋼絞線數(shù)量都需根據(jù)岸橋?qū)嶋H重量來選型，且選用的鋼絞線需符合國際標(biāo)準(zhǔn)ASTM A416-87a，抗拉強度、幾何尺寸等都有嚴(yán)格保證。

3 提升系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝及工藝要求

提升系統(tǒng)現(xiàn)場安裝工作需建立在機(jī)械結(jié)構(gòu)搭建完成的前提下，現(xiàn)場規(guī)范有序的安裝提升系統(tǒng)將有助于大大縮短現(xiàn)場施工時間，提高提升系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。其安裝工作主要分為鋼絞線安裝、地錨安裝、液壓系統(tǒng)安裝及電氣系統(tǒng)的連接安裝等[5]。將鋼絞線按照相關(guān)工藝要求穿入提升油缸內(nèi)，完成提升油缸的吊裝工作后，安裝相應(yīng)的地錨裝置，將液壓泵站與油缸相連接，電氣主控柜和操作系統(tǒng)連接，最后進(jìn)行鋼絞線和機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接固定，完成安裝。

3.1 鋼絞線與油缸的連接

鋼絞線截斷長度根據(jù)實際提升高度要求等參數(shù)來執(zhí)行，鋼絞線有左旋和右旋之分，從油缸底部安裝面開始，選定相應(yīng)基準(zhǔn)，左右旋鋼絞線依次進(jìn)行安裝。

鋼絞線切割要求專門規(guī)劃安全場地，不允許車輛等設(shè)備對鋼絞線進(jìn)行碾壓，對場地內(nèi)焊接地線進(jìn)行隔離，嚴(yán)禁鋼絞線導(dǎo)電流。為了順利安全地把鋼絞線穿入油缸，鋼絞線切割完必須對鋼絞線兩頭進(jìn)行打磨成30°，不得有凸起毛刺及鋒利角。

鋼絞線切割完成穿油缸前仔細(xì)檢查，不得有散股、油漆、硬折彎等情況。鋼絞線穿入油缸一般采用平穿法，即油缸平放，鋼絞線按照相應(yīng)要求一根根穿入對應(yīng)孔。在穿入油缸前，先將提升油缸錨具油缸連接上小型電動泵站，強制打開上下錨具，錨具開啟到位后進(jìn)行鋼絞線安裝。穿入時應(yīng)緩慢穿入，嚴(yán)禁用強力強行沖入，如果穿入存在困難，應(yīng)認(rèn)真檢查原因再行后續(xù)操作。所有鋼絞線穿入后，仔細(xì)檢查錨具狀態(tài)，要求鋼絞線相互不交叉，下部整齊，鋼絞線伸出提升油缸1.5 m左右。確認(rèn)無誤后鎖緊錨具，使用U型夾夾緊所有鋼絞線，確保吊裝安全。油缸底部兩根鋼絞線做好標(biāo)識，以便后續(xù)地錨與鋼絞線的連接，吊裝過程中，嚴(yán)禁20 m范圍內(nèi)有人員，防止鋼絞線墜落傷人。

3.2 地錨裝置的安裝

地錨為固定錨，是和載荷相連接的關(guān)鍵裝置，地錨安裝方向根據(jù)提升油缸安裝方向，方向唯一，鋼絞線依次穿入。工藝要求檢查確認(rèn)鋼絞線預(yù)緊，使用力葫蘆將每根鋼絞線從地錨底部將鋼絞線拉緊至需要的預(yù)緊力。地錨鋼絞線穿入時，務(wù)必做好標(biāo)識，一般先穿好內(nèi)圈再穿外圈，確定好首根位置及旋轉(zhuǎn)穿入方向，保證所有鋼絞線穿入正確，鋼絞線穿出地錨距離保證300 mm以上，并使每只地錨上所有鋼絞線穿入后在自然狀態(tài)保持較一致的較緊狀態(tài)。由于鋼絞線自帶扭矩，為防止地錨受力旋轉(zhuǎn)，在地錨安裝完成后，在地錨內(nèi)側(cè)面焊接擋板防止旋轉(zhuǎn)。

3.3 液壓泵站與油缸軟管連接

每臺泵站分別供油至2只提升油缸，每只提升油缸的油路連接為：2根軟管總成至提升油缸主油缸(進(jìn)出油口)，2根軟管至提升油缸總成上錨具油缸(進(jìn)出油口)，2根至提升油缸總成下錨具油缸(進(jìn)出油口)。連接安裝時，整理好每根油缸所用所有軟管(包含1根連接電纜)，分別在軟管總成、油缸上做好標(biāo)識與泵站出口標(biāo)識保持一致，做到三者一一對應(yīng)，確保連接正確。其軟管與油缸、液壓泵站采用快速接頭對接形式，能最大程度地縮短系統(tǒng)安裝連接時間。考慮結(jié)構(gòu)高度因素，提升油缸與泵站之間液壓軟管固定在鋼結(jié)構(gòu)上，防止油管接頭垂直過度受力。同時連接形式要考慮最小的彎曲半徑，防止軟管在工作過程中由于疲勞發(fā)生斷裂。

3.4 電氣系統(tǒng)的連接

總電源線接至地面主控站，主控站有4路開關(guān)接4路電源線至4臺液壓泵站內(nèi)控制柜，每臺泵站控制柜內(nèi)有2路控制電纜分別至2只提升油缸，由快插接頭連接。控制電腦與主控站PLC之間采用網(wǎng)線連接，主控站與泵站內(nèi)控制柜采用Frofibus-DP通訊連接[6]，通訊線的連接需盡量避免靠近電源線，以免造成干擾。

4 結(jié)語

提升系統(tǒng)設(shè)計要充分考慮實際提升過程中的危險因素，確保提升系統(tǒng)設(shè)計的穩(wěn)定性與可靠性。現(xiàn)場施工工藝要求確保提升工作的安全穩(wěn)定性，合理的工藝流程能有效地減少現(xiàn)場施工時間，達(dá)到提升系統(tǒng)最為理想的設(shè)計、運作與施工目標(biāo)。