李富軍

摘 要：文章以一種大型工業(yè)設(shè)備吊裝工程為研究對(duì)象，針對(duì)廠房?jī)?nèi)狹窄施工場(chǎng)地，論證了常用起重機(jī)吊裝、翻身、就位存在無法克服缺點(diǎn)后，國(guó)內(nèi)首次采用了4臺(tái)液壓頂升塔及液壓提升裝置進(jìn)行重型設(shè)備吊裝翻轉(zhuǎn)的方案，對(duì)吊裝翻轉(zhuǎn)夾具進(jìn)行詳盡受力分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全可靠就位，成本低工期優(yōu)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：液壓頂升塔；勞辛格；夾具；吊裝翻轉(zhuǎn)

前言

隨著我國(guó)工業(yè)化不斷深化，成套設(shè)備趨于模塊化、大型化，普通工業(yè)廠房?jī)?nèi)行車已不能滿足吊裝需求，如何在狹窄空間內(nèi)將重型設(shè)備經(jīng)濟(jì)可靠地吊裝就位，已成為特種吊裝技術(shù)課題，并隨著起重工程新技術(shù)新設(shè)備應(yīng)用而得到快速發(fā)展。

文章將結(jié)合大型工業(yè)設(shè)備吊裝對(duì)該技術(shù)進(jìn)行探討和論證，希望為我國(guó)工程項(xiàng)目中大件設(shè)備廠房?jī)?nèi)吊裝提供一種思路，為今后的研究和方案設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某耐火材料廠擴(kuò)建工程引進(jìn)迄今為止亞洲最大型工業(yè)設(shè)備，主要部件有缸體、主機(jī)架、輔機(jī)架等4件，見表1，材料為鑄鋼。由于缸體、主機(jī)架、輔機(jī)架屬三超運(yùn)輸設(shè)備，缸體、主機(jī)架、輔機(jī)架等在現(xiàn)場(chǎng)組裝后再平移翻轉(zhuǎn)就位。如何將機(jī)架進(jìn)行翻轉(zhuǎn)是工業(yè)設(shè)備整個(gè)吊裝工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 問題提出

2.1 現(xiàn)場(chǎng)施工條件

工業(yè)設(shè)備廠房為鋼結(jié)構(gòu)，橫向?qū)?8800mm，凈空高度12500mm，廠房?jī)?nèi)現(xiàn)有一臺(tái)20t行車，行車大梁底凈空高度10000mm，在廠房工業(yè)設(shè)備起吊平移范圍內(nèi)預(yù)留了6跨共48m屋頂緩裝。工業(yè)設(shè)備安裝基礎(chǔ)井口長(zhǎng)16500mm、寬9600mm、深10000mm，其中缸體、三片機(jī)架均安裝在此處。

2.2 存在難題

由于廠房高度限制及起重機(jī)作業(yè)地基要求，采用起重機(jī)無法完成工業(yè)設(shè)備的翻轉(zhuǎn)就位，只有在廠房?jī)?nèi)布置可移動(dòng)式的液壓設(shè)備才是解決問題的研究方向。工業(yè)設(shè)備機(jī)架長(zhǎng)15370mm，翻轉(zhuǎn)豎立后高度超出廠房?jī)艨崭叨?2500mm，如何將機(jī)架進(jìn)行翻轉(zhuǎn)是工業(yè)設(shè)備整個(gè)吊裝工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 方案可行性分析

根據(jù)設(shè)備尺寸、廠房高度，以及現(xiàn)有的起重設(shè)備，對(duì)比工業(yè)設(shè)備翻轉(zhuǎn)工藝、施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)等因素，工業(yè)設(shè)備吊裝（主要針對(duì)機(jī)架翻轉(zhuǎn)就位）有以下幾種方案選擇：

3.1 常規(guī)履帶起重機(jī)翻轉(zhuǎn)就位

采用600t級(jí)履帶起重機(jī)作為主力起重機(jī)，300t級(jí)履帶起重機(jī)作為輔助起重機(jī)。履帶起重機(jī)使用地基要求，不能使起重機(jī)太靠近斜坡或溝渠，根據(jù)土壤的類別確定安全距離：在松軟或回填土壤上的距離=2×溝深（A2=2×T）。

基礎(chǔ)坑周圍屬于回填土，基坑10m則安全距離達(dá)20m，如果采用600t級(jí)履帶起重機(jī)，則在履帶起重機(jī)站位點(diǎn)，靠近設(shè)備基礎(chǔ)的地面作加固處理，例如打水泥樁。

從以上分析，采用600t級(jí)主力履帶起重機(jī)和300t級(jí)輔助起重機(jī)，需廠房拆除，作業(yè)區(qū)域地基加固處理，成本高工期長(zhǎng)，不推薦此方案。

3.2 液壓頂升塔與起重機(jī)抬吊翻轉(zhuǎn)

液壓頂升塔與起重機(jī)翻轉(zhuǎn)工藝如圖2所示，為美國(guó)四牌公司34PT8552WT液壓頂升塔，可帶載行走，起升高度在4013～9569mm以內(nèi)，額定起重能力為771t；高度在9569mm～12195mm額定起重能力為476t。機(jī)架一側(cè)采用1組液壓頂升塔頂起，機(jī)架另一側(cè)采用300t以上的起重機(jī)抬吊。

方案分析：機(jī)架翻身豎立后機(jī)架高度15370mm超出機(jī)房?jī)艨崭叨?2500mm，最大的制約因素是液壓頂升塔的最大頂升高度12195mm（476t工況），無法單獨(dú)完全將機(jī)架翻身豎立。綜上所述，此方案不可行。

3.3 液壓頂升塔與液壓提升裝置翻轉(zhuǎn)

工業(yè)設(shè)備機(jī)架由于在廠房?jī)?nèi)現(xiàn)場(chǎng)組裝，組裝時(shí)是平放狀態(tài)如圖1所示狀態(tài)。若采用液壓提升裝置配合進(jìn)行機(jī)架翻轉(zhuǎn)，在廠房?jī)?nèi)布置液壓頂升塔、液壓提升裝置系統(tǒng)，機(jī)架一側(cè)采用吊鉤系統(tǒng)以便機(jī)架轉(zhuǎn)向就位，另一側(cè)采用液壓提升裝置；翻轉(zhuǎn)工藝如圖1、圖2所示。

采用此翻身工藝，機(jī)架翻身豎立后機(jī)架高度15370mm，同樣超出液壓頂升塔的最大頂升高度12195mm。在機(jī)架安裝井口內(nèi)進(jìn)行機(jī)架的翻轉(zhuǎn)，可以解決液壓頂升塔工況的限制。此時(shí)廠房?jī)?nèi)高度為22195mm（12500mm+10000mm），與機(jī)架高度存在6825mm的凈空。

在工業(yè)設(shè)備機(jī)架第一翻轉(zhuǎn)是吊裝千斤繩采用捆綁形式，與機(jī)架接觸部分采用包角保護(hù)，但同樣對(duì)千斤繩損傷很大。所以機(jī)架翻轉(zhuǎn)時(shí)下部夾具設(shè)計(jì)也是重點(diǎn)難點(diǎn)。

綜上所述，此方案可行。

4 方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化

采用液壓頂升塔與液壓提升裝置翻轉(zhuǎn)工藝，第一次翻身后機(jī)架高7050mm，需要將機(jī)架存放在地面上并且做好防傾措施，完成機(jī)架第一次翻轉(zhuǎn)；二次布置液壓提升裝置位置，將機(jī)架二次起吊，并通過平移、下降、轉(zhuǎn)向等工藝將機(jī)架就位，工藝較繁瑣。優(yōu)化后采用單次翻身工藝。

機(jī)架翻轉(zhuǎn)過程中受力分析：

主機(jī)架重380t，忽略吊裝工具重量，如圖3-圖6所示，在主機(jī)架水平提升時(shí)（將四個(gè)點(diǎn)簡(jiǎn)略為兩個(gè)點(diǎn)計(jì)算如下）夾具受力分析：

采用此翻身工藝需要設(shè)計(jì)專用夾具，并采用ANSYS進(jìn)行有限元受力分析，確保夾具的安全可靠。

由以上分析得到380t靜壓機(jī)吊裝和翻身分析結(jié)果，應(yīng)力集中處不予考慮，主截面受力如表2所示：

根據(jù)項(xiàng)目說明，夾具使用材料為Q345B，屈服強(qiáng)度為345MPa，銷軸材料40Cr，屈服強(qiáng)度785MP，為從上述分析結(jié)果，夾具最大應(yīng)力為104.5MPa，銷軸最大應(yīng)力509MP。滿足使用條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)廠房?jī)?nèi)大型設(shè)備吊裝，經(jīng)過對(duì)工業(yè)設(shè)備機(jī)架的夾具設(shè)計(jì)，降低起吊高度，降低成本，節(jié)省工期，安全可靠吊裝，效益相當(dāng)明顯。

文章提到的解決方案是個(gè)例，能為類似大型工程建設(shè)項(xiàng)目中的廠房?jī)?nèi)設(shè)備吊裝提供一種思路，為今后的研究和方案設(shè)計(jì)提供很好借鑒。