曹鳳麗 吳正峰

南通振華重型裝備制造有限公司 南通 226007

0 引言

200 t智能差動牽引式起重機(jī)安裝于某生產(chǎn)基地3-1重型車間北跨，跨度為37.5 m，軌道表面標(biāo)高為26.0 m，軌道表面至頂棚最大間距約7 m。該起重機(jī)的主要設(shè)計(jì)目的是大中型橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)放在小車上，行走機(jī)構(gòu)（大車、小車）為自行式，多年來未有質(zhì)的變化。為了實(shí)現(xiàn)減重25%和節(jié)能15%的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種可遷移至大梁內(nèi)的新型傳動裝置。根據(jù)該設(shè)計(jì)理念，從控制成本的思想出發(fā)，有必要采用一種新型總裝方案。本文從方案設(shè)計(jì)、汽車起重機(jī)選定、車間內(nèi)橋式起重機(jī)的布置、起重機(jī)單根箱梁吊裝、配重調(diào)平等方面逐一闡述，實(shí)現(xiàn)了車間新型總裝目的，并獲得了一些有益的研究成果，為解決實(shí)際應(yīng)用問題提供了支持和幫助。

1 200 t智能差動式牽引式起重機(jī)概況

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

200 t智能差動牽引式起重機(jī)主要包括結(jié)構(gòu)大梁、小車總成、主副起升機(jī)構(gòu)、司機(jī)室以及電氣設(shè)備等部分。其中，結(jié)構(gòu)大梁為箱形梁，內(nèi)部安裝電控柜、卷筒以及纏繞系統(tǒng)等；小車摒棄常規(guī)的電動式而改為牽引式；2根主梁包含大車行走機(jī)構(gòu)，分別為主梁1（主起升一側(cè)），主梁2副起升一側(cè)）以及小車總成。具體布置如圖1所示。

1.2 技術(shù)參數(shù)

該起重機(jī)的長度為38.3 m，寬度為7.4 m，高度為3.5 m，整機(jī)質(zhì)量約為195 t，主梁1（含纏繞及大車行車機(jī)構(gòu)等）的質(zhì)量為90 t，主梁2（含端梁及大車行走機(jī)構(gòu)等）的質(zhì)量為85 t，小車總成質(zhì)量為10 t，司機(jī)室總成質(zhì)量為1.5 t，電氣及其他附件的質(zhì)量為8.5 t。

采用Ansys或ADINA有限元分析平臺，對大梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化力學(xué)分析，以控制剛度、等強(qiáng)度原則對變截面、變板厚結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算分析。自主創(chuàng)新研發(fā)的新型軸向排裝折線卷筒式起升傳動裝置，提出了具有智能型電差動牽引式起重小車的新型橋式起重機(jī)關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)解決方案，對橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)以及布置進(jìn)行重大變革，實(shí)現(xiàn)了顯著輕量化和節(jié)能效果，誕生了既減重又節(jié)能的成本低有利推廣的世界首創(chuàng)的智能型電差動牽引式橋式起重機(jī)。

2 總裝技術(shù)方案論證

起重機(jī)總裝是整個(gè)建造過程中的關(guān)鍵工序，也是檢驗(yàn)建造精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)合當(dāng)前的生產(chǎn)形勢以及合理化利用場地，同時(shí)高效安全完成安裝該項(xiàng)目，提出以下2種方案：

方案1：采用履帶起重機(jī)（拔桿）吊裝，可以將起重機(jī)在地面總裝完成，實(shí)現(xiàn)整體吊裝；

方案2：采用大噸位汽車起重機(jī)吊裝，將起重機(jī)箱梁分開吊裝，在車間上端完成箱梁之間合攏。

2.1 方案論證

方案1中的履帶起重機(jī)的起重能力較大，且自行調(diào)節(jié)靈活，雖可將起重機(jī)整體吊裝上軌道，但履帶起重機(jī)的臂桿在實(shí)際吊裝過程中為了滿足前述要求，其起升高度超過車間頂棚實(shí)際高度，需將頂棚拆除，待總裝結(jié)束后復(fù)位。經(jīng)第三方報(bào)價(jià)，拆除和維護(hù)車間頂棚費(fèi)用較高，且履帶起重機(jī)需租用，進(jìn)一步了增加總裝成本。

方案2中采用大噸位汽車起重機(jī)，雖然在起重能力、作業(yè)范圍以及起升高度有一定限制，但其吊裝作業(yè)很靈活。在此，有300 t、160 t等不同型號的汽車起重機(jī)，起重能力均能滿足本次總裝要求，但在現(xiàn)有的起重高度要求下，由于單根主梁最重已達(dá)到90 t，300 t汽車起重機(jī)的臂架已達(dá)到起重能力以及高度極限值，故存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 方案選定

經(jīng)過實(shí)地測量考察、作圖計(jì)算、方案編制以及成本預(yù)算，并邀請專家進(jìn)行方案評審?？紤]到方案的成熟度和成本等因素，優(yōu)先選擇方案2，并為方案2的高效、安全實(shí)施做了充分的前期準(zhǔn)備，確定了起重機(jī)整體安裝流程，即起重機(jī)主梁1、主梁2在地面預(yù)拼后拆分成主梁1和主梁2，分別按次序吊裝，在起重機(jī)軌道上將主梁1、主梁2合攏成一個(gè)整體，然后吊裝小車總成、滑移梁等構(gòu)件完成整機(jī)調(diào)試。

3 方案實(shí)施

3.1 施工準(zhǔn)備以及精度控制

1）本項(xiàng)目屬于特殊類，需具備一定的資質(zhì)后方可施工。在施工前，應(yīng)對施工人員進(jìn)行施工技術(shù)、施工安全交底；

2）起重機(jī)拱度要求，成品拱度≥30 mm，主梁整體總裝完工后，拱度值需檢測合格；

3）確定、劃分施工吊裝區(qū)域，便于汽車起重機(jī)、叉車等設(shè)備停放，并拉起警戒線。在吊裝期間，應(yīng)派專人負(fù)責(zé)看守，無關(guān)人員不得進(jìn)入施工區(qū)域；

4）在施工時(shí)，對車間上方起重機(jī)供電進(jìn)行斷電、掛牌上鎖。

3.2 起吊設(shè)備的選擇

在選擇汽車起重機(jī)時(shí)，除了考慮其起重能力，還應(yīng)考慮起吊高度H，即吊鉤以下高度H＝車間軌道面高度H1+卸扣鋼絲繩高度H2+大車車輪至吊點(diǎn)距離H3+安裝預(yù)留間隙H4。

該起重機(jī)的吊裝通過單臺汽車起重機(jī)實(shí)施，無需按照額定載荷系數(shù)折減。與施工人員現(xiàn)場模擬單臺汽車起重機(jī)的吊裝過程，結(jié)合起重機(jī)的安裝高度以及起重機(jī)的主梁和小車總成質(zhì)量，并參考300 t和160 t汽車起重機(jī)的性能參數(shù)，采用以下參數(shù)實(shí)施吊裝流程：

1）安裝主梁1、主梁2 300 t汽車起重機(jī)的主臂伸長為30.8 m，作業(yè)半徑為7 m時(shí)可以將主梁吊裝到位；

2）安裝小車總成 160 t汽車起重機(jī)的主臂伸長為34.94 m，吊裝半徑為7 m時(shí)可以將排裝好的小車總成吊裝到位。

結(jié)合設(shè)備的折舊情況，進(jìn)一步確認(rèn)300 t汽車起重機(jī)吊裝主梁方案的可行性。預(yù)先安排在總裝車間既定區(qū)域吊裝演習(xí)，確定最終的起升高度，同時(shí)檢查汽車起重機(jī)頂部是否與頂棚干涉，操作方法如圖2、圖3所示。

經(jīng)現(xiàn)場測量，300 t汽車起重機(jī)的理論起升高度為30.8 m，實(shí)際起升高度為29.8 m。吊裝實(shí)際起升高度H＝（H1＝26.0 m）+卸扣鋼絲繩高度（1.5 m）+大車車輪至吊點(diǎn)距離（2 m）+安裝預(yù)留間隙（0.3 m）＝29.8 m，是汽車起重機(jī)的極限值。

為了確保方案的高度安全性，創(chuàng)新采用墊高的方式，在投入吊裝使用的汽車起重機(jī)車輪下方增加高度為450 mm的加強(qiáng)式滾道梁，從而使起升高度29.8+0.45＝30.25 m，滿足本次吊裝需求。

3.2 汽車起重機(jī)布置

由于采用了布置滾道梁增高的方案，汽車起重機(jī)一旦布置到位，吊裝位置即無法進(jìn)行二次調(diào)整。因此，需要預(yù)先根據(jù)車間布置圖，1:1繪制起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)件布置圖、汽車起重機(jī)布置圖、起吊順序、起吊后起重機(jī)運(yùn)動軌跡等圖紙，規(guī)劃好作業(yè)流程，確保將起重機(jī)主梁1、主梁2布置在車間的最佳吊裝狀態(tài)。在吊裝主梁1、主梁2時(shí)，由于汽車起重機(jī)頂部接近頂棚高度（汽車起重機(jī)頂部已插入頂棚桁架之間），需盡量將汽車起重機(jī)布置于頂棚桁架的空檔之間，如圖4所示。

3.3 主梁吊點(diǎn)設(shè)置

考慮到汽車起重機(jī)單鉤吊裝以及吊裝高度的限制，要求吊點(diǎn)的距離相對靠近，故對重心的位置精確度提出了新要求。為了獲取最佳的重心位置，對主梁結(jié)構(gòu)以及附屬件進(jìn)行數(shù)字化建模，鎖定重心位置，將吊點(diǎn)安裝在重心兩側(cè)，每根主梁安排4個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)開檔為2 m，吊點(diǎn)對應(yīng)主梁箱體隔板區(qū)域作加強(qiáng)處理，如圖5所示。

3.4 主梁1的吊裝

利用200 t平板車分別將主梁1頂升，將主梁1的質(zhì)量轉(zhuǎn)移至平板車上，撤除原先布置在主梁1兩端的胎架。汽車起重機(jī)盡量靠近主梁1，以保證7 m的作業(yè)半徑。當(dāng)主梁1起吊后，將一側(cè)的司機(jī)室安裝到位（見圖6），再根據(jù)主梁實(shí)際水平情況增加配重調(diào)平，緩慢吊起主梁1，直至主梁1車輪高出軌道面約100 mm，通過浪風(fēng)鋼絲繩將主梁1調(diào)正，并緩慢下降，使2組車輪完全平穩(wěn)地落在軌道上，如圖7所示。

3.5 主梁2的吊裝

在車間軌道上方左右兩側(cè)分別固定2個(gè)5 t的手拉葫蘆，通過手拉葫蘆緩慢將主梁1向北側(cè)移位，給后續(xù)主梁2的吊裝預(yù)留足夠的空間。

主梁2在吊裝前，利用平板車將主梁2移位至原主梁1的布區(qū)域，其他施工步驟同主梁1。

3.6 主梁1與主梁2的合攏

當(dāng)主梁1、主梁2的吊裝到位后，將一側(cè)主梁固定。在此條件下測量其是否在同一水平位置，緩慢將另一側(cè)主梁拉至要求位置，保證主梁1、主梁2之間內(nèi)開檔符合圖紙尺寸，將兩側(cè)端梁利用高強(qiáng)度螺栓和連接板栓接固定。

3.7 小車的吊裝

考慮到小車總成質(zhì)量約10 t，而吊裝時(shí)需橫跨主梁，以確保小車車輪落在主梁上方布置的軌道上。經(jīng)測算，此時(shí)的起升高度為31.5 m（不包含吊裝鋼絲繩的吊裝高度）。通過測量車間上方頂棚開檔，采用160 t汽車起重機(jī)實(shí)施吊裝工作，將臂桿頭部布置在車間頂棚最大空檔處，汽車起重機(jī)鉤頭上升至34.94 m，用其副鉤將小車總成從主梁1一側(cè)吊入。吊裝過程中需隨時(shí)關(guān)注小車總成升至就位高度時(shí)，與汽車起重機(jī)臂桿是否有干涉情形。

當(dāng)小車總成升至超過主梁上軌道表面以上，逐漸調(diào)整汽車起重機(jī)臂架的夾角，即同時(shí)指揮變幅和起升2個(gè)動作，直到小車總成車輪平穩(wěn)落在軌道上，完成本次吊裝，如圖8、圖9所示。

4 結(jié)語

由于采用了沿軸向排裝的細(xì)長型組件、高質(zhì)量行星減速器以及新型折線卷筒等創(chuàng)新技術(shù)，成功將小車上的傳動機(jī)構(gòu)移位至大梁箱體內(nèi)，與傳統(tǒng)的自行車行車相比，主梁的質(zhì)量大大增加，給吊裝增加了難度。采用何種吊裝方案為最經(jīng)濟(jì)是工藝技術(shù)方案中的關(guān)鍵內(nèi)容，并在當(dāng)前的生產(chǎn)條件下安裝，優(yōu)先選擇用部件預(yù)拼、部件散裝以及高空合攏的方式。本文采用單臺汽車起重機(jī)吊裝3大部件的方法，耗費(fèi)時(shí)間大約1 d（不包含安裝螺栓時(shí)間），直接成本約2萬元，與其他的吊裝方法相比，具有較大的優(yōu)勢，給后續(xù)的安裝類似行車提供了經(jīng)驗(yàn)參考。