門座機整機吊裝過程中下支承的連接與保護方法

吳凱峰

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200090）

造船門座起重機是造船的關鍵設備，往往具有外形尺寸大，自重重的特點。以某船廠大型門座起重機需進行整機吊裝移位為例，該起重機最大高度約110m，自重約1000t，限于現場土建及碼頭條件，擬采用浮吊進行移位。本文介紹了門座起重機整機吊裝中對下支承的連接與保護方法，對相關部件的驗算及校驗。門座起重機總體形式見圖1 所示。

圖1 門座起重機總體形式

1 吊裝方案的確定

對于這種門座機的吊裝移位，常規(guī)采用兩大部分吊裝的形式，即轉盤以上部分和轉盤以下部分拆分吊裝。但采用該方式的話，需將下轉柱割斷，有結構破壞大，施工周期長的缺點。為了減少對起重機現有結構的破壞，縮短施工周期，采用整機吊裝的方式進行移位。考慮到本起重機重心較高（距軌面高度約34m），決定將整機吊裝吊耳布置在轉盤面上，以保證整機重心在吊耳下方，確保起重機在吊裝過程中的穩(wěn)定。

2 下支承面臨的問題

由于本起重機為八桿門架形式，采用下支承承載旋轉部分的自重垂直力和傾覆力矩產生水平支撐力。下支承形式見圖2 所示。下支承內為調心推力滾子軸承，該型軸承可以承受垂直壓力和水平力，但不能承受垂直拉力，而在吊裝過程中恰恰需利用上部結構拉起起重機的門架和大車，因此需解決吊裝過程中下轉柱與門架的連接問題，并確保下支承軸承不會由于吊裝過程中的沖擊力而損壞。

3 下支承連接與保護方案

對于下轉柱與門架的連接，常規(guī)可以采用剛性斜撐桿，通過焊接將兩大部分連接成整體。但是由于軌道方向和浮吊起重能力的原因，該起重機在移位到碼頭上后，還需要將旋轉部分旋轉90 度，二次起吊才能順利落軌，因此需要能將連接快速解除并重新固定的連接方式，焊接的方式顯然不利于縮短施工周期。采用在下支承處焊接上下兩個法蘭面，采用螺栓連接的方式連接下轉柱和門架。法蘭面螺栓連接既可承受垂直方向的拉、壓力，也可承受彎矩和水平力，可有效連接下轉柱和門架，并保護下支承。由于法蘭面需現場焊接，其平面度無法保證，需在法蘭面間留有一定間隙，采用墊板塞實，解除螺栓后將墊板抽出，即可保證旋轉時法蘭面間不會干涉。

圖2 下支承形式

4 連接螺栓的驗算

為便于90 度轉向后的重新連接和固定，擬采用36個M30，8.8 級的螺栓作為法蘭連接螺栓，螺栓預緊力Pg=250kN。此時螺栓群需承受整個門架和大車部分的自重，以及結構偏心、風力和水平加速度所產生的傾覆力矩。門架及大車部分自重為340t，偏心、風力和水平加速度產生的傾覆力矩為125tm，取浮吊起升動載系數φh=1.1。

垂直力產生的單個螺栓拉力

傾覆力矩產生的最大單個螺栓拉力Pt2=M·Lmax/ΣLi2=125×9.8×1.1×1415/38042275=50.1kN

外載荷產生的最大螺栓拉力Pt=Pt1+Pt2=101.8+50.1=1 51.9kN<0.7Pg，檢驗通過。

5 下轉柱法蘭校驗

采用Ansys Workbench 16.0，建立下轉柱端部結構、連接法蘭和加固結構模型進行復核計算。下轉柱頂端固接約束，在連接法蘭上加載門架和大車部分的自重載荷和傾覆力矩。計算結果請見圖3 所示。

圖3 下轉柱法蘭應力云圖

忽略開孔處的應力集中，主體最大應力約為155MPa，小于許用應力219MPa，計算通過。

6 門架法蘭校驗

采用Ansys Workbench 16.0，建立門架結構、連接法蘭和加固結構模型進行復核計算。

下轉柱頂端固接約束，在連接法蘭上加載門架和大車部分的自重載荷，并按垂直主梁或沿主梁分別加載傾覆力矩。

忽略局部應力集中，主體最大應力約為149MPa，小于許用應力219MPa，計算通過。

圖4 力矩沿主梁時門架及法蘭應力云圖

7 結語

采用此方式進行連接，兩天即完成該門座起重機的整機移位工作，并經現場檢驗和試車，下支承工作正常，各結構均未發(fā)生破壞。此類吊裝風險較高，在設計下支承法蘭連接加固時，需考慮門架和大車等下部自重，以及自重偏心、風力和水平加速度產生的傾覆力矩，確保連接強度足夠。由于安裝法蘭的現有結構表面為非機加工面，需在法蘭間留一定間隙，避免在旋轉時產生干涉，間隙內采用墊板塞實，保證法蘭螺栓預緊可靠。在現有結構上還需根據法蘭尺寸進行適當加固，以確保原有結構的安全。利用法蘭連接的方式，確實可靠連接結構并保護下支承，安裝和加固的工作量小，且便于解除及重新固定，能極大地縮短施工周期并節(jié)省施工費用，值得參考和借鑒。