中重型門式起重機(jī)整體遷移工藝

構(gòu)旭軍 陳海龍

招商局重工(深圳)有限公司

1 引言

在造船、修船、港口運(yùn)輸?shù)却笮推髽I(yè)制作現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常因生產(chǎn)需要調(diào)整門式起重機(jī)布置，或者從一個(gè)作業(yè)區(qū)遷移到另一個(gè)作業(yè)區(qū)。我司外場(chǎng)MG32、MG100兩臺(tái)門式起重機(jī)需要轉(zhuǎn)場(chǎng)搬遷，傳統(tǒng)方法有2種：一是拆分為剛腿、柔腿、大梁、小車等幾大部件轉(zhuǎn)場(chǎng)后再組裝，費(fèi)時(shí)費(fèi)力還需重新安裝檢測(cè)；二是租用大噸位履帶起重機(jī)進(jìn)行整體搬遷，但是費(fèi)用昂貴，一次費(fèi)用在70萬元以上，且對(duì)周邊作業(yè)影響較大。利用船廠現(xiàn)有設(shè)備270 t動(dòng)力平板運(yùn)輸車，進(jìn)行起重機(jī)整體遷移。

此次遷移的設(shè)備參數(shù)如下。MG32門式起重機(jī)，跨度28 m，凈空高15 m，雙梁間距2.93 m，起重機(jī)重量79 t；MG100門式起重機(jī)，跨度28 m，凈空高18.6 m，雙梁間距5.37 m，起重機(jī)重量173 t。

2 MG100門式起重機(jī)移機(jī)方案組成與評(píng)估

本方案由1臺(tái)270 t動(dòng)力平板運(yùn)輸車，2個(gè)龍門擱架和1個(gè)焊接頂升支撐井架組成(見圖1)。動(dòng)力平板運(yùn)輸車，載重量270 t,尺寸17 m×5.5 m，最低高度位置1.6 m，起升高度700 mm。龍門擱架2個(gè)，單個(gè)承重量150 t，單個(gè)自重6.5 t，可直接使用船廠現(xiàn)有轉(zhuǎn)運(yùn)分段的支撐架。頂升支撐井架1個(gè)，利用庫存廢舊料焊接，幾何尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：10 m×5.37 m×15.76 m；結(jié)構(gòu)重量35 t。

頂升支撐井架和門式起重機(jī)合計(jì)重量為208 t，選2個(gè)龍門擱架可滿足支撐需要，總重約221 t，在動(dòng)力平板運(yùn)輸車的安全運(yùn)輸范圍內(nèi)，裕度系數(shù)為270/221=1.22。

龍門擱架與支頂升支撐井架總高度為18.21 m，門式起重機(jī)橫梁距地面凈空高度18.61 m，門式起重機(jī)橫梁與頂升支撐井架之間預(yù)留調(diào)整間隙為40 mm，以防頂升架頂面不平時(shí)加調(diào)整墊塊，同時(shí)也防止頂升架與起重機(jī)大梁頂死。龍門擱架橫梁高度600 mm，擱架距地高度50～150 mm時(shí)，運(yùn)輸過程較平穩(wěn)可控。離地150 mm左右時(shí)，平板運(yùn)輸車高度位置為1.95 m，頂升支撐井架高度15.76 m，橫梁底部到頂升架頂部的間隙為0.30 m，小于平板車可向上頂升距離(±350 mm)，滿足頂升要求。

圖1 頂升裝置組成示意

3 頂升支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元驗(yàn)算

3.1 支架結(jié)構(gòu)

頂升支撐井架的4根主支撐柱選用高架支撐塢墩的?600 mm×10 mm無縫鋼管，以5 m間距在四邊設(shè)橫梁并加十字斜撐，支撐井架的頂板比起重機(jī)橫梁略寬以防起重機(jī)橫梁局部失穩(wěn)。為保證受力平穩(wěn)，頂升支撐井架寬度與起重機(jī)橫梁間距一致，長(zhǎng)度選跨度的三分之一，取10 m 。

3.2 模型及載荷

測(cè)量起重機(jī)橫梁外形尺寸并把剛腿、柔腿等重量加在兩端模擬起重機(jī)重量的真實(shí)分布狀況。橫梁為雙梁箱型截面，截面尺寸2 450 mm×1 200 mm，厚度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)未知，橫梁長(zhǎng)度為起重機(jī)跨度28 m，雙梁間距5.37 m。

起重機(jī)自重173 t，為計(jì)算載荷，分部如下：橫梁加小車及吊鉤的計(jì)算載荷95 t，橫梁模型自重約47 t，則橫梁模型需加載48 t；橫梁兩端需加載均為39 t，相當(dāng)于起重機(jī)兩支腿的重量。

起重機(jī)起重量為100 t，外加小車運(yùn)行系統(tǒng)，合計(jì)約135 t，為中部集中載荷。模型中起重機(jī)大梁及小車運(yùn)行系統(tǒng)等重量載荷為95 t，優(yōu)于額定起重量時(shí)的受力情況，故起重機(jī)大梁的剛性可不作主要考慮指標(biāo)。因此，模型中起重機(jī)大梁箱型截面可適當(dāng)加厚(取25 mm)，以替代內(nèi)部隔板或加強(qiáng)筋以及小車與軌道。起重機(jī)大梁與頂升支撐井架為無穿透實(shí)體接觸，與實(shí)際情況相符。

3.3 強(qiáng)度核驗(yàn)

有限元計(jì)算模型中采用桿梁與實(shí)體混合單元網(wǎng)格，頂升支撐井架為桿梁?jiǎn)卧鹬貦C(jī)大梁為實(shí)體單元。頂升支撐井架桿梁?jiǎn)卧畲髥卧獞?yīng)力53.83 MPa，起重機(jī)大梁等實(shí)體單元最大單元應(yīng)力σ=53.3 MPa。按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在無風(fēng)運(yùn)輸工況下，Q235B許用應(yīng)力[σ]=235/1.48=159 MPa，σ≤[σ]，滿足運(yùn)輸時(shí)的強(qiáng)度要求[1-2]。

3.4 撓度核驗(yàn)

根據(jù)有限元計(jì)算模型計(jì)算分析，起重機(jī)大梁兩端最大位移υmax=64.75 mm， 按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，許用撓度[υ]=L/400，起重機(jī)橫梁和頂架的許用擾度分別為[υ]橫梁=74.5 mm，[υ]頂架=13.4 mm。起重機(jī)大梁最大位移υmax<[υ]橫梁，頂架桿件最大位移5 mm<[υ]頂架，變形撓度符合要求。

3.5 穩(wěn)定性核驗(yàn)

對(duì)強(qiáng)度分析的計(jì)算模型，按二階模態(tài)模擬進(jìn)行屈曲分析，所有約束與載荷和靜應(yīng)力分析時(shí)完全相同，屈曲載荷因子位3.43>1，穩(wěn)定性核驗(yàn)通過。

4 MG32門式起重機(jī)頂升支撐井架變換組合

圖2 MG32門式起重機(jī)頂升支架+橫梁組合

4.1 頂升支撐井架變換組合

MG32門式起重機(jī)橫梁間距2 930 mm，門架內(nèi)高度15 050 mm，而頂升支撐井架的縱向間距為5 370 mm，因此需把MG100門式起重機(jī)的頂升支撐井架截為2段，取其長(zhǎng)約11.83 mm高度段，在頂上垂直橫梁方向加焊2根高度600 mm的梁來頂升橫梁，總質(zhì)量為27 t(見圖2)。MG32門式起重機(jī)橫梁寬度640 mm，為防局部失穩(wěn)，頂部支撐橫梁支撐部位須加寬，寬度比門式起重機(jī)的大梁略寬。

4.2 參數(shù)計(jì)算

對(duì)于MG32門式起重機(jī)，其頂升井架和起重機(jī)合計(jì)重量為106 t，選2個(gè)龍門擱架可滿足支撐需要，總重約119 t，在平板運(yùn)輸車的安全運(yùn)輸范圍內(nèi)。

龍門擱架與支撐頂升井架總高度為12.43 m，門式起重機(jī)橫梁距地面高度15.05 m，門式起重機(jī)橫梁與頂升井架之間預(yù)留調(diào)整間隙為40 mm。門式擱架離地130 mm左右時(shí)，平板運(yùn)輸車高度位置為1 900 mm，可向上頂升距離為400 mm，滿足頂升要求。

4.3 有限元計(jì)算

按前面的模型仿真，主要是分析頂升架上的支撐橫梁。計(jì)算荷載為起重機(jī)凈重79 t，分項(xiàng)為橫梁加小車及吊鉤的計(jì)算荷載37 t，橫梁模型自重約22 t，則橫梁模型需加載15 t；橫梁兩端需加載荷載各為21 t，相當(dāng)于起重機(jī)兩支腿的重量。由應(yīng)力云圖可知，支架橫梁立柱的最大應(yīng)力93.6 MPa，小于支架梁柱鋼材Q235B的許用應(yīng)力159 MPa，頂部所加橫梁滿足強(qiáng)度要求。

5 轉(zhuǎn)運(yùn)過程

轉(zhuǎn)運(yùn)的條件為風(fēng)力小于4級(jí),并按《平板車使用說明》及《安全運(yùn)輸規(guī)定》執(zhí)行。具體實(shí)施步驟如下:

(1)兩個(gè)150 t龍門擱架放置平穩(wěn)后，與頂升支架柱腳焊接固定，270 t平板車開到龍門擱架與支架的中心位置。

(2)將起重機(jī)小車固定到柔腿一側(cè)，切斷電源。

(3)在起重機(jī)的重心位置進(jìn)行試頂升，并確定起重機(jī)吊車梁肘板位置為頂升點(diǎn)，直至完全平穩(wěn)后固定。

(4)兩側(cè)設(shè)置風(fēng)繩以防拐彎和路面顛簸時(shí)不平衡，路面墊平，清理場(chǎng)地路障，設(shè)置警戒標(biāo)志。

(5)緩慢試移動(dòng)，確認(rèn)完全平穩(wěn)后緩慢開動(dòng)，謹(jǐn)防急轉(zhuǎn)急剎。

6 結(jié)語

該方案成功實(shí)現(xiàn)了MG32、MG100兩臺(tái)起重機(jī)的搬遷，采用頂升支撐井架加動(dòng)力平板運(yùn)輸車整體搬運(yùn)起重機(jī)靈活方便，節(jié)省了拆裝試驗(yàn)的時(shí)間，降低拆裝引起性能降低的風(fēng)險(xiǎn)，切斷電源就可搬運(yùn)，可操作性強(qiáng)，且有很好的經(jīng)濟(jì)效益，可降低成本60%以上。

在頂升支架焊好后，運(yùn)用此方案遷移1臺(tái)門式起重機(jī)只需1～2 h。對(duì)高跨適中、路面坡度較小的中重型門式式起重機(jī)，均可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采用此方式轉(zhuǎn)場(chǎng)遷移。