岸邊集裝箱起重機機房吊裝方案分析

何強國 鄒子維 汪 杰

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

1.電氣房 2.俯仰機構 3.小車驅動機構 4.吊裝孔 5.高壓柜及變壓器 6.換繩機構 7.起升機構 8.機房立柱及圍棚 9.出繩罩殼 10.機房底架主梁 11.維修行車圖1 機房布置總圖

傳統的常規雙箱梁岸橋機房吊裝方案，由于吊裝耳板布置在機房內,不僅易與電氣附屬件干涉,而且安裝吊裝鋼絲繩時需要在機房頂棚開孔，吊裝過程中造成大量的二次動火和涂裝工作，不利于產品質量提升和環保生產。為解決此問題，從岸橋機房吊耳設置和吊裝梁設計方面對吊裝工藝進行改進，提高機房吊裝作業的效率和安全性。

2 機房吊耳改進

2.1 吊耳布置方案

傳統機房吊裝的吊耳布置在機房內，吊裝時需在機房頂部開孔，后續容易產生積水問題；與鋼絲繩干涉處的構件需拆除、恢復，工作量大。吊裝完成后，為避免跟電氣元器件或者液壓管路干涉，需要將吊耳割除。吊耳割除需動火作業，造成油漆破壞。該吊裝工藝造成的損失為油漆復涂打磨、干涉構件拆除、恢復等人工約12個，按年產量170臺、人工費220元/天計算，直接經濟成本約45萬元/年。

將機房吊耳更改至圍棚外側，根據機房不同尺寸設計通用吊梁工裝，僅需根據機房底架的尺寸適配鋼絲繩，即可實現吊裝作業，可有效提升吊裝效率。

2.2 設計計算

機房質量取200 t，安全系數取1.5，分配到單個耳板載荷Q=200×1.5/4=75 t=750 kN，耳板計算模型見圖2。其中材料屈服應力F0=345 MPa,主板半徑R=180 mm,厚度B=40 mm,加強板直徑D=300 mm,厚度t=25 mm,孔徑d=110 mm，L=125 mm，S=95 mm。

圖2 吊耳計算圖

根據AISC標準進行截面X-X校核。截面積A為：

A=(2R-d)B+2(D-d)t=19 500 mm2

(1)

計算應力F為：

F=Q/A=37.7 MPa

(2)

許用應力F1為：

F1=0.45F0=155.3 MPa

(3)

則F

(1)直接銷售。民宿經營者在接到游客電話預定或是直接到店登記時，首先要給出有效、真實、準確的民宿信息，同時積極留住游客。經營者可以有專用的號碼接收預訂者來電，提高效率。還可以利用“電話或上門預訂民宿，可有上下山接送”，或是推出游客直接與經營者預訂，贈送廬山紀念品等，吸引游客成為直線門市客。

同理，對截面Y-Y進行校核，計算應力<許用用力,截面Y-Y驗算通過。

軸采用35CrMo材料，軸的屈服應力F0軸=390 MPa。軸的受力面積為：

A軸=d(B+2t)=9 900 mm2

(4)

計算壓應力為74.2 MPa，小于靜軸孔的許用應力F3=0.8F0軸=276 MPa,軸安全。

2.3 有限元分析

按照實際1∶1尺寸建立有限元模型，忽略機器房圍棚，機房底盤的面板和封板等結構。模型采用Beam 44[2]單元模擬機房底盤的主梁，Link10單元模擬鋼絲繩，Mass21單元模擬各個集中重量載荷，簡化模型見圖3。

圖3 新方案的機房吊裝計算模型圖

機房質量取200 t，鋼絲繩安全系數為1.25。由于實際吊裝過程中會出現晃動，故增加1段0.01 m的剛性單元，釋放吊裝過程中晃動的問題。

由于工字梁抗扭性較差，設計中需要考慮吊耳對筋的主梁是否貫通，下面按照2種情況來進行有限元分析。

2.3.1 吊耳對筋主梁不貫通

主梁的鋼板采用A709-50-2材料，按照FEM[3]標準，吊裝屬于第三類工況，其最大許用應力為345 MPa。從圖4的應力云圖來看，吊耳對筋的主梁不貫通，在吊裝時由于重心偏斜，從而導致受力不均勻，主梁上的最大應力為1 100 MPa，遠遠超過了許用應力，吊裝存在失穩的風險，故需要改變現有機房底盤主梁的設計形式。

圖4 主梁不貫通的整體應力計算云圖

2.3.2 吊耳對筋主梁貫通

岸橋的機型越來越大，導致機房內的電氣房懸臂越來越大，且懸出的長度不一。在機房吊裝過程中，需要考慮不同的電氣房懸出長度，根據以往項目的數據統計，懸出長度L主要有2 m、4.5 m和7 m(見圖5)。在電氣房吊耳附近4 m處的主梁上下翼板厚度t也需要做相應的改變。

圖5 機房底盤主梁布置圖

當電氣房懸臂為2 m時，主梁上下翼板厚度為16 mm。從應力云圖可知，最大應力為347 MPa，基本能夠滿足第三類工況的應力要求(見圖6)。

圖6 電氣房懸出2 m應力計算云圖

當電氣房懸臂為4.5 m時，由于此時懸出的電氣房較重，在吊裝的過程中需要將主梁上下翼板厚度增加到20 mm。從應力云圖可知，最大應力338 MPa，小于許用應力345 MPa，完全滿足吊裝要求(見圖7)。

圖7 氣房懸出4.5 m應力計算云圖

當電氣房懸臂為7.5 m時，懸出的電氣房非常重。不僅后大梁上需要增加牛腿支撐，后續船運過程中為了防止小車方向的晃動，還需增加抗剪塊(見圖8)。在吊裝的過程中，由于懸臂過長，很容易產生傾覆，所以要將吊耳處主梁上下翼板增厚至30 mm。從應力云圖可知，最大應力為350 MPa，由于是局部應力集中，雖許用應力為345 MPa，考慮到吊裝是一次性作業，此結果基本可以控制(見圖9)。

1.后大梁牛腿 2.抗剪塊圖8 電氣房懸出7.5 m機房吊裝圖

圖9 氣房懸出7.5 m應力計算云圖

3 吊梁工裝設計

機房吊耳在外側吊裝，為避免鋼絲繩與機房圍棚干涉，需要采用吊梁進行配合。但由于機房寬度大小不一致，導致吊裝鋼絲繩角度不同，吊梁的匹配難度較大。

經過對各種機房的寬度進行統計和梳理，可分為4種常見尺寸，故在吊梁上設計4個吊耳，可以形成3擋吊裝寬度，以滿足所有的機房吊裝作業需求(見圖10)。

圖10 各種寬度機房吊裝

4 新吊裝方案實施效果

新機房吊裝方案已經在6臺機上進行試驗，效果良好。

新吊裝方案的實施，可減少機房頂部開孔工作和原方案機房內吊耳的拆卸工作，避免因各機構與鋼絲繩干涉導致機房內機構在地面無法直接安裝的情況。將工藝吊耳改至機房外側后，節約非關鍵周期1天，效率提升50%，全年直接經濟效益約45萬元，具體測算見表1。

表1 節約成本計算

5 結語

新機房吊裝方案實施效果完全達到預期目標，將吊耳更改至機房外側，無需在機房頂部開孔，避免了高空作業，既解決了與電氣附屬件干涉問題，保證了結構完整性，同時又滿足了漆后不動火裝配的要求。該方案使機房吊裝過程的人工作業量和浮吊占用時間大幅降低，操作更簡單快捷，安全可靠，提升了機房吊裝的效率。