200 t智能差動牽引式起重機總裝技術研究

曹鳳麗 吳正峰

南通振華重型裝備制造有限公司 南通 226007

0 引言

200 t智能差動牽引式起重機安裝于某生產基地3-1重型車間北跨，跨度為37.5 m，軌道表面標高為26.0 m，軌道表面至頂棚最大間距約7 m。該起重機的主要設計目的是大中型橋式起重機的起升機構放在小車上，行走機構（大車、小車）為自行式，多年來未有質的變化。為了實現減重25%和節能15%的設計目標，設計了一種可遷移至大梁內的新型傳動裝置。根據該設計理念，從控制成本的思想出發，有必要采用一種新型總裝方案。本文從方案設計、汽車起重機選定、車間內橋式起重機的布置、起重機單根箱梁吊裝、配重調平等方面逐一闡述，實現了車間新型總裝目的，并獲得了一些有益的研究成果，為解決實際應用問題提供了支持和幫助。

1 200 t智能差動式牽引式起重機概況

1.1 結構特點

200 t智能差動牽引式起重機主要包括結構大梁、小車總成、主副起升機構、司機室以及電氣設備等部分。其中，結構大梁為箱形梁，內部安裝電控柜、卷筒以及纏繞系統等；小車摒棄常規的電動式而改為牽引式；2根主梁包含大車行走機構，分別為主梁1（主起升一側），主梁2副起升一側）以及小車總成。具體布置如圖1所示。

1.2 技術參數

該起重機的長度為38.3 m，寬度為7.4 m，高度為3.5 m，整機質量約為195 t，主梁1（含纏繞及大車行車機構等）的質量為90 t，主梁2（含端梁及大車行走機構等）的質量為85 t，小車總成質量為10 t，司機室總成質量為1.5 t，電氣及其他附件的質量為8.5 t。

采用Ansys或ADINA有限元分析平臺，對大梁結構進行精細化力學分析，以控制剛度、等強度原則對變截面、變板厚結構進行優化計算分析。自主創新研發的新型軸向排裝折線卷筒式起升傳動裝置，提出了具有智能型電差動牽引式起重小車的新型橋式起重機關鍵技術和系統解決方案，對橋式起重機結構以及布置進行重大變革，實現了顯著輕量化和節能效果，誕生了既減重又節能的成本低有利推廣的世界首創的智能型電差動牽引式橋式起重機。

2 總裝技術方案論證

起重機總裝是整個建造過程中的關鍵工序，也是檢驗建造精度的關鍵環節。結合當前的生產形勢以及合理化利用場地，同時高效安全完成安裝該項目，提出以下2種方案：

方案1：采用履帶起重機（拔桿）吊裝，可以將起重機在地面總裝完成，實現整體吊裝；

方案2：采用大噸位汽車起重機吊裝，將起重機箱梁分開吊裝，在車間上端完成箱梁之間合攏。

2.1 方案論證

方案1中的履帶起重機的起重能力較大，且自行調節靈活，雖可將起重機整體吊裝上軌道，但履帶起重機的臂桿在實際吊裝過程中為了滿足前述要求，其起升高度超過車間頂棚實際高度，需將頂棚拆除，待總裝結束后復位。經第三方報價，拆除和維護車間頂棚費用較高，且履帶起重機需租用，進一步了增加總裝成本。

方案2中采用大噸位汽車起重機，雖然在起重能力、作業范圍以及起升高度有一定限制，但其吊裝作業很靈活。在此，有300 t、160 t等不同型號的汽車起重機，起重能力均能滿足本次總裝要求，但在現有的起重高度要求下，由于單根主梁最重已達到90 t，300 t汽車起重機的臂架已達到起重能力以及高度極限值，故存在一定的風險。

2.2 方案選定

經過實地測量考察、作圖計算、方案編制以及成本預算，并邀請專家進行方案評審。考慮到方案的成熟度和成本等因素，優先選擇方案2，并為方案2的高效、安全實施做了充分的前期準備，確定了起重機整體安裝流程，即起重機主梁1、主梁2在地面預拼后拆分成主梁1和主梁2，分別按次序吊裝，在起重機軌道上將主梁1、主梁2合攏成一個整體，然后吊裝小車總成、滑移梁等構件完成整機調試。

3 方案實施

3.1 施工準備以及精度控制

1）本項目屬于特殊類，需具備一定的資質后方可施工。在施工前，應對施工人員進行施工技術、施工安全交底；

2）起重機拱度要求，成品拱度≥30 mm，主梁整體總裝完工后，拱度值需檢測合格；

3）確定、劃分施工吊裝區域，便于汽車起重機、叉車等設備停放，并拉起警戒線。在吊裝期間，應派專人負責看守，無關人員不得進入施工區域；

4）在施工時，對車間上方起重機供電進行斷電、掛牌上鎖。

3.2 起吊設備的選擇

在選擇汽車起重機時，除了考慮其起重能力，還應考慮起吊高度H，即吊鉤以下高度H＝車間軌道面高度H1+卸扣鋼絲繩高度H2+大車車輪至吊點距離H3+安裝預留間隙H4。

該起重機的吊裝通過單臺汽車起重機實施，無需按照額定載荷系數折減。與施工人員現場模擬單臺汽車起重機的吊裝過程，結合起重機的安裝高度以及起重機的主梁和小車總成質量，并參考300 t和160 t汽車起重機的性能參數，采用以下參數實施吊裝流程：

1）安裝主梁1、主梁2 300 t汽車起重機的主臂伸長為30.8 m，作業半徑為7 m時可以將主梁吊裝到位；

2）安裝小車總成 160 t汽車起重機的主臂伸長為34.94 m，吊裝半徑為7 m時可以將排裝好的小車總成吊裝到位。

結合設備的折舊情況，進一步確認300 t汽車起重機吊裝主梁方案的可行性。預先安排在總裝車間既定區域吊裝演習，確定最終的起升高度，同時檢查汽車起重機頂部是否與頂棚干涉，操作方法如圖2、圖3所示。

經現場測量，300 t汽車起重機的理論起升高度為30.8 m，實際起升高度為29.8 m。吊裝實際起升高度H＝（H1＝26.0 m）+卸扣鋼絲繩高度（1.5 m）+大車車輪至吊點距離（2 m）+安裝預留間隙（0.3 m）＝29.8 m，是汽車起重機的極限值。

為了確保方案的高度安全性，創新采用墊高的方式，在投入吊裝使用的汽車起重機車輪下方增加高度為450 mm的加強式滾道梁，從而使起升高度29.8+0.45＝30.25 m，滿足本次吊裝需求。

3.2 汽車起重機布置

由于采用了布置滾道梁增高的方案，汽車起重機一旦布置到位，吊裝位置即無法進行二次調整。因此，需要預先根據車間布置圖，1:1繪制起重機主梁結構件布置圖、汽車起重機布置圖、起吊順序、起吊后起重機運動軌跡等圖紙，規劃好作業流程，確保將起重機主梁1、主梁2布置在車間的最佳吊裝狀態。在吊裝主梁1、主梁2時，由于汽車起重機頂部接近頂棚高度（汽車起重機頂部已插入頂棚桁架之間），需盡量將汽車起重機布置于頂棚桁架的空檔之間，如圖4所示。

3.3 主梁吊點設置

考慮到汽車起重機單鉤吊裝以及吊裝高度的限制，要求吊點的距離相對靠近，故對重心的位置精確度提出了新要求。為了獲取最佳的重心位置，對主梁結構以及附屬件進行數字化建模，鎖定重心位置，將吊點安裝在重心兩側，每根主梁安排4個吊點，吊點開檔為2 m，吊點對應主梁箱體隔板區域作加強處理，如圖5所示。

3.4 主梁1的吊裝

利用200 t平板車分別將主梁1頂升，將主梁1的質量轉移至平板車上，撤除原先布置在主梁1兩端的胎架。汽車起重機盡量靠近主梁1，以保證7 m的作業半徑。當主梁1起吊后，將一側的司機室安裝到位（見圖6），再根據主梁實際水平情況增加配重調平，緩慢吊起主梁1，直至主梁1車輪高出軌道面約100 mm，通過浪風鋼絲繩將主梁1調正，并緩慢下降，使2組車輪完全平穩地落在軌道上，如圖7所示。

3.5 主梁2的吊裝

在車間軌道上方左右兩側分別固定2個5 t的手拉葫蘆，通過手拉葫蘆緩慢將主梁1向北側移位，給后續主梁2的吊裝預留足夠的空間。

主梁2在吊裝前，利用平板車將主梁2移位至原主梁1的布區域，其他施工步驟同主梁1。

3.6 主梁1與主梁2的合攏

當主梁1、主梁2的吊裝到位后，將一側主梁固定。在此條件下測量其是否在同一水平位置，緩慢將另一側主梁拉至要求位置，保證主梁1、主梁2之間內開檔符合圖紙尺寸，將兩側端梁利用高強度螺栓和連接板栓接固定。

3.7 小車的吊裝

考慮到小車總成質量約10 t，而吊裝時需橫跨主梁，以確保小車車輪落在主梁上方布置的軌道上。經測算，此時的起升高度為31.5 m（不包含吊裝鋼絲繩的吊裝高度）。通過測量車間上方頂棚開檔，采用160 t汽車起重機實施吊裝工作，將臂桿頭部布置在車間頂棚最大空檔處，汽車起重機鉤頭上升至34.94 m，用其副鉤將小車總成從主梁1一側吊入。吊裝過程中需隨時關注小車總成升至就位高度時，與汽車起重機臂桿是否有干涉情形。

當小車總成升至超過主梁上軌道表面以上，逐漸調整汽車起重機臂架的夾角，即同時指揮變幅和起升2個動作，直到小車總成車輪平穩落在軌道上，完成本次吊裝，如圖8、圖9所示。

4 結語

由于采用了沿軸向排裝的細長型組件、高質量行星減速器以及新型折線卷筒等創新技術，成功將小車上的傳動機構移位至大梁箱體內，與傳統的自行車行車相比，主梁的質量大大增加，給吊裝增加了難度。采用何種吊裝方案為最經濟是工藝技術方案中的關鍵內容，并在當前的生產條件下安裝，優先選擇用部件預拼、部件散裝以及高空合攏的方式。本文采用單臺汽車起重機吊裝3大部件的方法，耗費時間大約1 d（不包含安裝螺栓時間），直接成本約2萬元，與其他的吊裝方法相比，具有較大的優勢，給后續的安裝類似行車提供了經驗參考。