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        橋門式起重機(jī)小車輕量化的探討

        2020-12-23 08:09:12白曉君
        湖北農(nóng)機(jī)化 2020年20期
        關(guān)鍵詞:架結(jié)構(gòu)卷筒減速機(jī)

        白曉君 羅 娜 李 雷

        (水利部杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所,浙江 杭州 310012)

        1 概要

        橋式起重機(jī)與門式起重機(jī)為本公司主要產(chǎn)品之一,現(xiàn)有的傳統(tǒng)橋門式與國(guó)外起重機(jī)比較,國(guó)內(nèi)起重機(jī)不論從重量還是體積都比國(guó)外起重機(jī)要重,要大。我們國(guó)家的起重機(jī)大部分是延續(xù)了蘇聯(lián)時(shí)期的設(shè)計(jì)風(fēng)格,安全系數(shù)偏于保守。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,計(jì)算方法以及計(jì)算工具發(fā)生了很大的變化。因此,本公司目前在起重機(jī)設(shè)計(jì)理念方面有了較大的變化,分別從設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)工藝、原材料、以及結(jié)構(gòu)形式等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

        2 新加坡MG15t+15t-30m雙小車新型龍門吊設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與主要技術(shù)

        2.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

        (1)小車起升機(jī)構(gòu)緊湊布置。小車起升機(jī)構(gòu)采用空心軸減速機(jī)與卷筒軸連接,電動(dòng)機(jī),聯(lián)軸器,制動(dòng)器緊密相連。布置簡(jiǎn)單緊湊,性能可靠,安全穩(wěn)定。(2)小車架鋼結(jié)構(gòu)柔性布置。小車架采用“工”字型結(jié)構(gòu),由兩根端梁與一根主梁組成,柔性布置,與傳統(tǒng)小車架剛性結(jié)構(gòu)相比,更加可靠,避免“三條腿”現(xiàn)象。(3)電氣控制精度高。此新型龍門吊采用交流變頻調(diào)速+PLC程序控制的控制方式,各機(jī)構(gòu)動(dòng)作精確度均小于5mm。(4)模塊化設(shè)計(jì),更加高效,生產(chǎn)效率與材料利用率明顯提高。

        2.2 主要技術(shù)

        (1)新型輕量化小車設(shè)計(jì)。起重機(jī)輕量化的關(guān)鍵在于小車的輕量化,小車自重降下來(lái),對(duì)于整機(jī)的工作性能和制作成本有很重要的影響。

        傳統(tǒng)橋、門式起重機(jī)小車的起升機(jī)構(gòu)是通過(guò)軸承座底座、減速機(jī)底座、電機(jī)底座、制動(dòng)器底座等全部焊接在剛性小車架上表面,使得整個(gè)機(jī)構(gòu)高度高,體積大,質(zhì)量大,安裝要求高。

        而我們與之對(duì)比的輕量化小車則采用三支點(diǎn)支撐安裝形式(圖1),小車架采用“工”字型結(jié)構(gòu),由兩根端梁與一根主梁組成,柔性布置。主梁內(nèi)部裝有雙排滑輪的承載梁,端梁上整體加工出用于支撐卷筒的軸承座鏜孔,卷筒組兩端與兩根端梁連接,起升減速機(jī)為空心軸形式與卷筒軸連接,布置在小車架的側(cè)面,這樣的布置形式可以將卷筒組布置在小車架內(nèi)部,小車起升機(jī)構(gòu)中的減速機(jī)和卷筒都降低到小車架的上平面以下,使得起重小車的高度有了明顯的降低。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用“三合一”減速電機(jī)的布置形式,使得結(jié)構(gòu)布置緊湊,占用空間較小,也可使安裝位置相應(yīng)減小。起升減速器由傳統(tǒng)的中硬齒面減速機(jī)升級(jí)為硬齒面起升減速機(jī),體積小,承載能力強(qiáng),精度高,耐磨性能好,使用壽命長(zhǎng),使整個(gè)設(shè)備的使用性能得以提高。

        圖1

        (2)新型輕量化小車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)橋、門式起重機(jī)小車架結(jié)構(gòu)為一個(gè)剛性框架,由兩根端梁和主梁,次梁以及許多加強(qiáng)筋板組焊而成,這種小車架結(jié)構(gòu)復(fù)雜,焊接復(fù)雜,制造難度大,焊接量大,易變性。由于剛性框架,輕載時(shí)容易三個(gè)車輪著地,一個(gè)車輪架空,造成“三條腿”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在小車啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí),車身?yè)u擺,起吊物也隨之搖擺,造成輪壓不均,引起車輪啃軌問(wèn)題,長(zhǎng)時(shí)間使得車輪輪緣磨損嚴(yán)重等一系列問(wèn)題。傳統(tǒng)小車架結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜,設(shè)計(jì)冗余,安裝在小車架上的起升機(jī)構(gòu)以及運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置松散,導(dǎo)致小車架結(jié)構(gòu)外形尺寸偏大,自身重量偏重。

        與之對(duì)比的新型輕量化小車架采用“工”字型結(jié)構(gòu),由兩根端梁與一根主梁組成。主梁內(nèi)部裝有定滑輪組,兩端放置于端梁上,端梁的左右端整體鏜孔,做軸承座,安裝小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)車輪組和被動(dòng)車輪組,這種小車架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,柔性化設(shè)計(jì),受力清晰,簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì),能夠很好地適應(yīng)惡劣的運(yùn)行工況,如遇到軌道不平或制造安裝原因造成的小車車輪位置誤差,也能四角車輪緊貼軌道,不會(huì)出現(xiàn)“三條腿”現(xiàn)象,避免了啃軌問(wèn)題。新型輕量化柔性小車架結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)重量減輕25%左右,這樣相應(yīng)對(duì)橋架或門架的設(shè)計(jì)更加有利,整機(jī)自重的降低有積極的正影響。

        圖2

        (3)輕量化吊鉤滑輪組設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)吊鉤滑輪組的設(shè)計(jì)為單排滑輪,即卷筒軸和滑輪軸的方向一致,受鋼絲繩繞入卷筒得偏角限制,吊鉤滑輪組往往與小車架底部存在一個(gè)最小極限距離。到達(dá)最小極限距離后,雖然離小車架底部的間距還有1m多的距離,但是無(wú)法繼續(xù)上升。起升高度受限,只能提高門機(jī)高度或者廠房高度來(lái)滿足起升高度的要求。

        (4)輕量化車輪組設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)橋、門式起重機(jī)車輪組普遍采用帶有角型軸承箱的車輪組的形式,這種車輪組的完全靠裝配工人手動(dòng)調(diào)整校驗(yàn)車輪裝配的直線度等技術(shù)參數(shù),安裝精度要求低,屬于粗礦式的一種形式,角型軸承箱體積大,重量較大,使得小車架結(jié)構(gòu)高度增加。

        圖3

        車輪的材料主要有鑄鋼ZG340-640等,采用不同材料是,計(jì)算車輪踏面點(diǎn)接強(qiáng)度時(shí)的材料系數(shù)K2值不同,使得車輪的承載能力也有較大差異。新加坡MG15t+15t-30m雙小車新型龍門吊車輪材料采用強(qiáng)度等級(jí)更高的65Mn鍛造,與鑄鋼ZG340-640相比,K2值相差1.9倍,同樣是15t起重小車,傳統(tǒng)型起重機(jī)小車車輪直徑為Φ500mm時(shí),輕量化起重機(jī)車輪直徑為Φ250mm。這樣輕量化車輪組采用強(qiáng)度等級(jí)更高的材料,使得車輪直徑做的更小,結(jié)構(gòu)小,重量輕,承壓大。

        3 結(jié)語(yǔ)

        起重機(jī)制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,利潤(rùn)空間逐漸縮小,這促使我們通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,技術(shù)升級(jí),降低設(shè)計(jì)冗余,提高產(chǎn)品性能,增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,使本公司橋門式起重機(jī)向輕量化,節(jié)能型,安全可靠等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)方向發(fā)展,為我國(guó)裝備制造業(yè)節(jié)能減排戰(zhàn)略與低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

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