何強國 鄒子維 汪 杰

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

1.電氣房 2.俯仰機構(gòu) 3.小車驅(qū)動機構(gòu) 4.吊裝孔 5.高壓柜及變壓器 6.換繩機構(gòu) 7.起升機構(gòu) 8.機房立柱及圍棚 9.出繩罩殼 10.機房底架主梁 11.維修行車圖1 機房布置總圖

傳統(tǒng)的常規(guī)雙箱梁岸橋機房吊裝方案，由于吊裝耳板布置在機房內(nèi),不僅易與電氣附屬件干涉,而且安裝吊裝鋼絲繩時需要在機房頂棚開孔，吊裝過程中造成大量的二次動火和涂裝工作，不利于產(chǎn)品質(zhì)量提升和環(huán)保生產(chǎn)。為解決此問題，從岸橋機房吊耳設(shè)置和吊裝梁設(shè)計方面對吊裝工藝進行改進，提高機房吊裝作業(yè)的效率和安全性。

2 機房吊耳改進

2.1 吊耳布置方案

傳統(tǒng)機房吊裝的吊耳布置在機房內(nèi)，吊裝時需在機房頂部開孔，后續(xù)容易產(chǎn)生積水問題；與鋼絲繩干涉處的構(gòu)件需拆除、恢復(fù)，工作量大。吊裝完成后，為避免跟電氣元器件或者液壓管路干涉，需要將吊耳割除。吊耳割除需動火作業(yè)，造成油漆破壞。該吊裝工藝造成的損失為油漆復(fù)涂打磨、干涉構(gòu)件拆除、恢復(fù)等人工約12個，按年產(chǎn)量170臺、人工費220元/天計算，直接經(jīng)濟成本約45萬元/年。

將機房吊耳更改至圍棚外側(cè)，根據(jù)機房不同尺寸設(shè)計通用吊梁工裝，僅需根據(jù)機房底架的尺寸適配鋼絲繩，即可實現(xiàn)吊裝作業(yè)，可有效提升吊裝效率。

2.2 設(shè)計計算

機房質(zhì)量取200 t，安全系數(shù)取1.5，分配到單個耳板載荷Q=200×1.5/4=75 t=750 kN，耳板計算模型見圖2。其中材料屈服應(yīng)力F0=345 MPa,主板半徑R=180 mm,厚度B=40 mm,加強板直徑D=300 mm,厚度t=25 mm,孔徑d=110 mm，L=125 mm，S=95 mm。

圖2 吊耳計算圖

根據(jù)AISC標準進行截面X-X校核。截面積A為：

A=(2R-d)B+2(D-d)t=19 500 mm2

(1)

計算應(yīng)力F為：

F=Q/A=37.7 MPa

(2)

許用應(yīng)力F1為：

F1=0.45F0=155.3 MPa

(3)

則F

(1)直接銷售。民宿經(jīng)營者在接到游客電話預(yù)定或是直接到店登記時，首先要給出有效、真實、準確的民宿信息，同時積極留住游客。經(jīng)營者可以有專用的號碼接收預(yù)訂者來電，提高效率。還可以利用“電話或上門預(yù)訂民宿，可有上下山接送”，或是推出游客直接與經(jīng)營者預(yù)訂，贈送廬山紀念品等，吸引游客成為直線門市客。

同理，對截面Y-Y進行校核，計算應(yīng)力<許用用力,截面Y-Y驗算通過。

軸采用35CrMo材料，軸的屈服應(yīng)力F0軸=390 MPa。軸的受力面積為：

A軸=d(B+2t)=9 900 mm2

(4)

計算壓應(yīng)力為74.2 MPa，小于靜軸孔的許用應(yīng)力F3=0.8F0軸=276 MPa,軸安全。

2.3 有限元分析

按照實際1∶1尺寸建立有限元模型，忽略機器房圍棚，機房底盤的面板和封板等結(jié)構(gòu)。模型采用Beam 44[2]單元模擬機房底盤的主梁，Link10單元模擬鋼絲繩，Mass21單元模擬各個集中重量載荷，簡化模型見圖3。

圖3 新方案的機房吊裝計算模型圖

機房質(zhì)量取200 t，鋼絲繩安全系數(shù)為1.25。由于實際吊裝過程中會出現(xiàn)晃動，故增加1段0.01 m的剛性單元，釋放吊裝過程中晃動的問題。

由于工字梁抗扭性較差，設(shè)計中需要考慮吊耳對筋的主梁是否貫通，下面按照2種情況來進行有限元分析。

2.3.1 吊耳對筋主梁不貫通

主梁的鋼板采用A709-50-2材料，按照FEM[3]標準，吊裝屬于第三類工況，其最大許用應(yīng)力為345 MPa。從圖4的應(yīng)力云圖來看，吊耳對筋的主梁不貫通，在吊裝時由于重心偏斜，從而導(dǎo)致受力不均勻，主梁上的最大應(yīng)力為1 100 MPa，遠遠超過了許用應(yīng)力，吊裝存在失穩(wěn)的風險，故需要改變現(xiàn)有機房底盤主梁的設(shè)計形式。

圖4 主梁不貫通的整體應(yīng)力計算云圖

2.3.2 吊耳對筋主梁貫通

岸橋的機型越來越大，導(dǎo)致機房內(nèi)的電氣房懸臂越來越大，且懸出的長度不一。在機房吊裝過程中，需要考慮不同的電氣房懸出長度，根據(jù)以往項目的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，懸出長度L主要有2 m、4.5 m和7 m(見圖5)。在電氣房吊耳附近4 m處的主梁上下翼板厚度t也需要做相應(yīng)的改變。

圖5 機房底盤主梁布置圖

當電氣房懸臂為2 m時，主梁上下翼板厚度為16 mm。從應(yīng)力云圖可知，最大應(yīng)力為347 MPa，基本能夠滿足第三類工況的應(yīng)力要求(見圖6)。

圖6 電氣房懸出2 m應(yīng)力計算云圖

當電氣房懸臂為4.5 m時，由于此時懸出的電氣房較重，在吊裝的過程中需要將主梁上下翼板厚度增加到20 mm。從應(yīng)力云圖可知，最大應(yīng)力338 MPa，小于許用應(yīng)力345 MPa，完全滿足吊裝要求(見圖7)。

圖7 氣房懸出4.5 m應(yīng)力計算云圖

當電氣房懸臂為7.5 m時，懸出的電氣房非常重。不僅后大梁上需要增加牛腿支撐，后續(xù)船運過程中為了防止小車方向的晃動，還需增加抗剪塊(見圖8)。在吊裝的過程中，由于懸臂過長，很容易產(chǎn)生傾覆，所以要將吊耳處主梁上下翼板增厚至30 mm。從應(yīng)力云圖可知，最大應(yīng)力為350 MPa，由于是局部應(yīng)力集中，雖許用應(yīng)力為345 MPa，考慮到吊裝是一次性作業(yè)，此結(jié)果基本可以控制(見圖9)。

1.后大梁牛腿 2.抗剪塊圖8 電氣房懸出7.5 m機房吊裝圖

圖9 氣房懸出7.5 m應(yīng)力計算云圖

3 吊梁工裝設(shè)計

機房吊耳在外側(cè)吊裝，為避免鋼絲繩與機房圍棚干涉，需要采用吊梁進行配合。但由于機房寬度大小不一致，導(dǎo)致吊裝鋼絲繩角度不同，吊梁的匹配難度較大。

經(jīng)過對各種機房的寬度進行統(tǒng)計和梳理，可分為4種常見尺寸，故在吊梁上設(shè)計4個吊耳，可以形成3擋吊裝寬度，以滿足所有的機房吊裝作業(yè)需求(見圖10)。

圖10 各種寬度機房吊裝

4 新吊裝方案實施效果

新機房吊裝方案已經(jīng)在6臺機上進行試驗，效果良好。

新吊裝方案的實施，可減少機房頂部開孔工作和原方案機房內(nèi)吊耳的拆卸工作，避免因各機構(gòu)與鋼絲繩干涉導(dǎo)致機房內(nèi)機構(gòu)在地面無法直接安裝的情況。將工藝吊耳改至機房外側(cè)后，節(jié)約非關(guān)鍵周期1天，效率提升50%，全年直接經(jīng)濟效益約45萬元，具體測算見表1。

表1 節(jié)約成本計算

5 結(jié)語

新機房吊裝方案實施效果完全達到預(yù)期目標，將吊耳更改至機房外側(cè)，無需在機房頂部開孔，避免了高空作業(yè)，既解決了與電氣附屬件干涉問題，保證了結(jié)構(gòu)完整性，同時又滿足了漆后不動火裝配的要求。該方案使機房吊裝過程的人工作業(yè)量和浮吊占用時間大幅降低，操作更簡單快捷，安全可靠，提升了機房吊裝的效率。