3060型門座起重機臂架系統固定方案

鐘海濤廣東火電工程總公司，廣東廣州 510735

3060型門座起重機臂架系統固定方案

鐘海濤廣東火電工程總公司，廣東廣州 510735

某船廠的3060門機2005年該門機在運行過程中變幅系統發生故障需進行檢修。檢修面臨的問題是變幅機構檢修時整個臂架系統將失去支撐，將臂架系統全部拆解下來是不符合當時工期要求的，同時在經濟上也不合理。本文論證變幅機構檢修時臂架系統的固定方案，該方案成功應用于實際施工中。

門座起重機；臂架系統；固定

某船廠的3060門機是一臺大型的門座起重機，總高度達到96m，最大起重量和最大工作半徑分別達到了30t和60m。2005年該門機在運行過程中變幅系統發生故障需進行檢修。檢修面臨的問題是變幅機構檢修時整個臂架系統將失去支撐，將臂架系統全部拆解下來是不符合當時工期要求的，同時在經濟上也不合理。本文論證變幅機構檢修時臂架系統的固定方案，該方案成功應用于實際施工中。

1 門機結構

除行走部分外，門機的工作部分主要集中在上部，包括回轉系統、起升系統及變幅系統，本次檢修主要涉及的部分為變幅系統，包括了變幅機構及臂架系統。

臂架系統包括臂架、象鼻梁、拉桿、變幅拉桿、平衡梁（配重）。臂架系統各部件之間以銷軸鉸接，臂架及平衡梁分別與平臺及人字架以銷軸鉸接。

變幅機構固定在人字架上，變幅螺桿為變幅機構的一部分，變幅螺桿與臂架以銷軸鉸接。變幅螺桿的伸縮，帶動臂架系統各部件作相應的動作，吊鉤進行前后的近似水平的變幅運動。

2 方案策劃

變幅系統檢修，必須將變幅螺桿與臂架的連接解除，則整個臂架系統將失去支撐而坍塌。一般的做法是將臂架系統各部件按順序拆除，檢修完成后再組裝臂架系統。

該方案技術上是最保守可行的方案，但方案的實施則存在以下障礙：1）花費巨大。該門機臂架系統各部件重量大（最重件44.7t）、吊裝高度高（最大吊裝高度96m），根據現場情況必須使用400t級別帶超起的履帶起重機全工況；2）技術難度較高，高空作業多隱患大。部件形狀及在空中姿態不規則、部件吊裝前必須對相關聯部件在高空進行臨時固定；3）工期不允許。該門機在船廠的施工頻率比較高，停用時間太長將對該廠的生產造成很大的影響。

經過研究，第二個方案提出來，那就是將臂架系統臨時固定，拆除變幅螺桿與臂架的連接，檢修完成后再恢復連接，解除臨時固定。該方案無需使用大型起重機，在固定部位可搭設施工平臺，施工時間大幅縮短，得到一致通過。接下來就是要對方案進行細化及論證。該方案的實施關鍵在于選擇合理的幅度后將臂架系統固定，該幅度必須滿足：1）臂架系統達到相對的平衡狀態，臨時固定力不需太大，使固定材料盡量精簡，適合在高空焊接安裝；2）由于焊縫不適宜承受拉力，該幅度下臂架系統應使固定材料承受支撐力；3）幅度必須不能太大，否則連接人字架及臂架的固定支撐過長，支撐的穩定性較差，材料笨重，不適合在高空焊接安裝。

3 方案論證及實施

3.1 臂架系統受力分析

通過選取不同幅度進行初步計算，選定幅度為50.291m進行核算。

以配重及平衡梁為一整體作為分析對象，設F1為變幅拉桿對其施加的力。以平衡梁與人字架的鉸點為原點，則其所受的力矩有自身重力矩、變幅拉桿的拉力矩，為方便起見，變幅拉桿以1/2的重力計算其施加在平衡梁上的力矩，則有：

以象鼻梁為分析對象，設F2為拉桿對其施加的力。以象鼻梁與臂架鉸點為原點，則其所受的力矩有自身重力矩、拉桿對其力矩，為方便起見，拉桿以1/2的重力計算其施加在象鼻梁的力矩，則有：

以象鼻梁及臂架為一整體作為分析對象，設F3為工字綱對其施加的力。以臂架根部鉸點為原點，則其所受的力矩有自身的重力矩、拉桿對其的力矩，為方便起見，拉桿及變幅拉桿以1/2的重力計算其施加在這一整體的力矩，則有：

將F1及F2代入上式，計算得：

上述計算過程為將吊鉤放至地面的情況，假設吊鉤不放至地面，則計算得：

——負號表示工字鋼對臂架的方向為推力，即受到擠壓，為典型的壓桿，用折減系數法校核其穩定性。

結論：該幅度下臂架系統給予固定材料的力的方向為壓力，且壓力不大，適合本固定方案。

3.2 工字鋼校核

選定幅度為50.291m時人字架與臂架之間的距離為4m。使用4根4m14#工字鋼，每2根并排焊接為一整體，將組合好的2根工字鋼焊接在變幅平臺與臂架之間，作為螺桿拆除后的支撐，單根組合工字鋼所受的壓力為3648kgf，以2倍安全系數計算其受力，則單根所受壓力應為：N=F3×9.8=71500.8N。

σ為應力；

?為穩定系數；

A為橫截面積。

對 于2根14#組 合 工 字 鋼，A=2×21.5=43cm2，IX=2×712=1424cm4， IY=2×[64.4+21.516×(8/2)2]=817.3cm4， 由 表18-5-3及λ的計算公式可知I越小，σ越大，以IY來計算最后所得應力為最大應力。

lc為有效長度；

λ為長細比。

由λ查《機械設計手冊-化學工業出版社》表18-5-3，得?=0.604

3.3 實施

將臂架收回至臂架與人字架距離為4m；4根14#工字鋼由人工通過滑輪組吊運至人字架上，每2根工字鋼并排焊接成組合梁；2根組合梁焊接于臂架及人字架之間；臂架與人字架之間連接2個10t葫蘆，防止陣風等不利因素使臂架系統受力發生改變時焊縫開裂；在2根組合梁之間搭設工作平臺，拆除變幅機構，2根組合梁在檢修期間承擔起臨時固定的作用。

4 結論

此次檢修成功，在經濟上及工期上均滿足了船廠的要求，產生了比較大的經濟效益，該方法在此類門座起重機臂架系統小范圍檢修有很好的借鑒意義，可避免對門機進行大范圍的拆卸安裝。

[1]馬思群，馬瑞，孫彥彬，兆文忠.門座起重機臂架系統可靠性分析[J].大連交通大學學報，2008(5).

[2]羅躍綱，張松鶴，朱艷.門座起重機筒形支柱動力響應分析與監測[J].大連民族學院學報，2003(3).

TH21

A

1674-6708（2012）58-0067-02