36t集裝箱通用門式改32t專用起重機方案與實施

蔡 峰 上海鐵路局上海鐵路裝卸服務（集團）有限公司

1 改造方案

改造方案維持原有的小車結構形式，改造卷揚機構，配備四索點可旋轉式集裝箱吊架，門架結構根據主梁承受的載荷進行校驗計算，確定是否需要對主梁采取補強措施，大小車運行機構按改造后的工況對各零部件進行校驗，對不能滿足使用要求的零部件進行改造。司機操控方式僅需額外增加一套集裝箱吊架伸縮、旋轉控制裝置。

各機構改造方案內容如下：

1.1 卷揚機構

原機卷揚機構為單吊點閉式傳動。卷筒按螺旋繩槽、雙聯卷筒、單層纏繞設計。現改造為四吊點開式傳動。卷筒用兩件，仍按螺旋繩槽、雙聯卷筒、單層纏繞設計。原有電動機可以利用，新增中硬齒面減速器一臺，φ400制動器二臺，Φ700×L1350卷筒二套，24NAT6×19W+FC1670ZS317鋼絲繩四套。卷揚機構及小車架臺面布置示意見圖1,改造前后主要技術指標見表1。

圖1 小車臺面布置示意圖

表1 卷揚機構改造前后技術參數對照表

1.2 小車架

小車架重新設計制作，原因如下：

（1）原有小車為二中梁結構，小車主梁為工字型梁，兩根中梁位置位于小車架中心線左右1100mm位置。根據卷揚機構布置要求需改為四中梁，原卷揚機構改造為雙卷筒結構后，鋼絲繩槽位置與原小車架中梁位置重疊。

（2）卷揚機構改為四吊點開式傳動后，鋼絲繩固定點支座（4個）需焊接在小車架主梁上，原小車架主梁截面為工字梁，非箱型梁，工字型梁腹板單向受力，受力結構不合理。

（3）小車架臺面兩側需布置4套減搖裝置，寬度不夠，小車臺面需加寬。

（4）利用原小車架需要改造的內容有：①小車臺面板氣割后更換，并根據改造方案臺面布置要求重新開繩槽孔；②小車中梁氣割去除，重新焊接四道中梁；③小車架主梁工字型外口增加鋼板，加強為箱型結構梁。

綜上所述，由于對小車架氣割和焊接量大，對小車架主梁的熱影響大，因此原機小車架不宜用于本方案改造，方案設計為小車架重新設計制作。

1.3 門架結構

門架結構的改造校驗依據為主梁所承受的載荷。依據設計圖紙，根據“起重機設計規范”4.3載荷組合，計算方法可以是構建門式起重機有限元模型，通過有限元分析驗算門架結構的剛度和強度，也可以根據張質文等人撰寫的《起重機設計手冊》一文中橋架剛度計算章節按超靜定門架計算小車位于跨中及懸臂端時主梁的撓度。根據設計經驗，對于大跨度、長懸臂的門式起重機，如果剛度計算能通過，強度計算就自然能通過，因此，計算橋架剛度時，可不進行強度校驗計算。

1.4 大小車運行機構

原機大車輪踏面直徑為φ800mm，小車輪踏面直徑為φ500mm，可以滿足32t載荷要求。電動機、減速箱按改造后的載荷進行校驗計算，校驗計算不能滿足使用要求時，可適當加大一個級別。

1.5 減搖裝置

減搖裝置的工作原理是在小車和吊具之間設置一組輔助減搖鋼絲繩 ,通過在4個對角線方向布置減搖鋼絲繩產生的斜拉力對吊具及載荷的阻尼作用,使擺動的懸掛物在盡可能短的時間停止擺動 ,便于司機對位。本方案選用力矩電機雙向柔性防搖。減搖裝置技術參數見表2。

表2 減搖裝置技術參數表

1.6 集裝箱吊架

本方案集裝箱吊架選用振華港機索具有限公司SR02型液壓伸縮旋轉式集裝箱吊具，可以同時滿足20ft、40ft集裝箱吊裝作業要求，且帶旋轉功能。為盡量減輕起重機載荷，經與生產廠家協商，采用特種鋼材制作時，該吊架最低重量可減少到8.5t。

2 改造實例

依據本方案對蘇州西站和北郊站2臺36t門吊實施集裝箱專用門吊改造。

蘇州西站36t門式起重機的原機主要技術參數是U型單鉤變頻起重機，吊鉤下起重量為36t，跨度為26m，懸臂長為11m，有效懸臂為8m，起升高度為11m。主梁截面：梁高 1750mm，梁寬 1200mm，上下蓋板10mm，小車主梁高840mm。主梁計算按小車23T+吊架8.5T+額定載荷32T=62.5T，跨中彈性下撓為10.81mm≤許用下撓26mm，懸臂彈性下撓為29.72mm≥許用下撓24mm，故懸臂須補強。懸臂補強方案按程文明等人在《20tU型門式起重機增噸改造方案與實施》一文中提出的方案組織實施。大小車運行機構經校驗計算符合使用要求，未做變動。

北郊站40t門式起重機的原機主要技術參數為U型單鉤變頻起重機，吊鉤下起重量為40t，跨度為22.5m，懸臂長為10/9.6m，有效懸臂為7/6.6m，起升高度為11m。主梁截面：梁高1750mm，梁寬1200mm，上下蓋板12mm，小車主梁高700mm，主梁截面參數與蘇州36t門吊相同。由于北郊站40t門吊為移位安裝，跨度及懸臂分別變更為26m及11m，因此起重機主梁按程文明等人在《20tU型門式起重機增噸改造方案與實施》一文中提出的方案組織實施主梁補強。該項目實施時與科研院所合作，對補強后的門架結構用有限元分析方法進行校驗計算。門架結構有限元模型主要采用板殼單元，共有單元21303個，節點19505個。校驗結論為：按照《起重機設計規范GB3811-2008》及相關要求，補強后的32t—26m集裝箱門式起重機的門架結構的最大VonMises應力及變形均在許用范圍以內，門架結構的剛度、強度均滿足使用要求。大小車運行機構經校驗計算符合使用要求，未做變動。

3 結束語

（1）原有36t門式起重機經過改造完全可以滿足集裝箱專用門式起重機的要求，是一種投資少，充分利用原有設備的可行方法，具有很強的實用性。

（2）對鐵路貨場原有36t門式起重機的改造，應對每一臺起重機具體分析，視其狀況采用不同的補強改造方案。對狀況較差的應慎重，不宜改造的應予放棄。

（3）為保證改造后的設備能正常使用，改造方案、施工工藝均需考慮焊接對結構帶來的變形影響，如主梁的上翹度、旁彎等。