一種電站用橋機(jī)的低凈空設(shè)計(jì)思路

梁 昊，姚曉敏

（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

一種電站用橋機(jī)的低凈空設(shè)計(jì)思路

梁 昊，姚曉敏

（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

近年來，市場(chǎng)對(duì)電站汽機(jī)房吊裝發(fā)電機(jī)定子用橋機(jī)需求量越來越多，特別是80t～130t等中等噸位的電站橋式起重機(jī)占據(jù)市場(chǎng)份額較大。本文主要從降低軌頂以上高度H1為切入點(diǎn)，通過對(duì)比幾種典型的電站橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式，從構(gòu)造特點(diǎn)、受力情況、加工工藝等多方面分析，提出一種電站用橋機(jī)的低凈空設(shè)計(jì)思路，提高電站用橋機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

電站用橋機(jī)；低凈空；行走機(jī)構(gòu)；軌頂以上高度

1 引 言

影響電站用橋機(jī)整機(jī)性能及技術(shù)評(píng)標(biāo)的主參數(shù)大致有：軌頂以上高度H1，整機(jī)寬度W，整機(jī)自重G，整機(jī)功率P，大車輪壓Pmax，左右鉤限C，整機(jī)工作級(jí)別等（圖1）。這幾大參數(shù)是相互影響，相互制約的。其中，軌頂以上高度H1尤為重要。在相同起升高度情況下整機(jī)軌頂以上高度H1設(shè)計(jì)越低，廠房高度就可以越低，就越可以提高廠房利用率，進(jìn)而節(jié)省大量廠房的土建費(fèi)用。據(jù)設(shè)計(jì)院提供的資料，150m×30m的電廠廠房造價(jià)約300元/m3，高度每降低1m，節(jié)省土建費(fèi)用約135萬元?？梢姡夗斠陨细叨菻1通常是業(yè)主橋機(jī)評(píng)標(biāo)的重要參數(shù)。

軌頂以上高度H1由小跑車高度和主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度兩部分構(gòu)成，所以提高投標(biāo)中標(biāo)率，就必須降低軌頂以上高度H1，也就必須從降低小跑車高度和降低主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度兩部分入手。小跑車受制于卷揚(yáng)機(jī)的性能限制，一般可降低的高度有限。主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度和橋機(jī)噸位、結(jié)構(gòu)形式等因素相關(guān)。針對(duì)電站用橋機(jī)噸位主要集中于80～130t的特點(diǎn)，不考慮降低小跑車高度的前提下，通過降低主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度進(jìn)而降低橋機(jī)軌頂以上高度H1，提高橋機(jī)投標(biāo)中標(biāo)率，還是很有研究?jī)r(jià)值的。

2 技術(shù)難點(diǎn)

降低主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度，與橋機(jī)主端梁連接形式和橋機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)車輪組構(gòu)造形式都有直接關(guān)系，尤以主端梁連接形式為重點(diǎn)，主要難點(diǎn)和要求如下。

圖1 橋機(jī)示意圖

1）為避免行走機(jī)構(gòu)采用臺(tái)車平衡梁增加主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度，80～130t電站用橋機(jī)的小車和大車車輪數(shù)量最好都為4個(gè)。

2）為了盡量降低主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度，橋機(jī)主梁和端梁最好側(cè)面連接（焊接或高強(qiáng)度螺栓連接），小跑車主梁和端梁也最好側(cè)面連接（整體焊接或高強(qiáng)度螺栓連接）。

3）新的軸承箱結(jié)構(gòu)要便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)和制作。

3 符合要求的幾種主端梁連接形式

1）主端梁焊接+角軸承+調(diào)整墊板（傳統(tǒng)式）(圖2) 整體結(jié)構(gòu)采用2根主梁和2根鉸接式端梁的四梁框架橋架，雙主梁通過聯(lián)系梁及銷軸相互連接，每根主梁和對(duì)應(yīng)鉸接式端梁采用焊接連接形式，適用于未采用臺(tái)車的橋式起重機(jī)端梁或門式起重機(jī)的下橫梁，一般輪距比較大的場(chǎng)合。采用這種結(jié)構(gòu)，制造、安裝都很方便，但構(gòu)造較復(fù)雜、重量大、零件多、安裝精度低，調(diào)整墊片比較麻煩，用時(shí)較長(zhǎng)，在使用過程中易腐蝕損耗。且角型軸承箱結(jié)構(gòu)不利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，車輪的安裝精度依賴于工人的技術(shù)水平，不利于后期的設(shè)備維護(hù)和檢修，多數(shù)公司已淘汰此種連接形式。

圖2 主端梁焊接+角軸承+調(diào)整墊板

2）主端梁側(cè)面高強(qiáng)螺栓連接+摩擦墊+鏜孔軸承箱（圖3） 德馬格橋架的主端梁的連接就采用了這種形式。這種連接方式是采用兩塊厚的法蘭板，先分別焊在主梁和端梁上，每個(gè)螺栓孔處需要加工3～5mm深的沉孔(在主、端梁上都要加工)。在沉孔內(nèi)放入一個(gè)定位圓環(huán)墊圈，安裝時(shí)將墊圈點(diǎn)焊固定在沉孔內(nèi)，然后用端梁去配合主梁，用扭矩扳手按要求加預(yù)緊力，然后用高強(qiáng)度螺栓通過法蘭板把主梁和端梁連接起來。這種連接形式的特點(diǎn)是連接作用力的傳遞靠法蘭間摩擦墊和法蘭沉孔間的摩擦力，螺栓本身不承受剪切力和擠壓力。這種連接形式端梁與主梁是拆分設(shè)計(jì)，主端梁之間的連接法蘭留有2～3mm間隙，連接法蘭不用大面積加工平面，端梁可單獨(dú)加工，并使用鏜孔軸承箱車輪組，利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)制造，是一種在制造運(yùn)輸和安裝方面都比較優(yōu)越的主端梁連接形式。

圖3 主端梁側(cè)面高強(qiáng)螺栓連接+摩擦墊+鏜孔軸承箱

3）主端梁側(cè)面高強(qiáng)螺栓連接+剪力臺(tái)階+定位銷(圖4） 此種連接形式的特點(diǎn)：橋機(jī)的主端梁的連接法蘭面均靠機(jī)加工保證裝配精度，各部件需要單獨(dú)機(jī)加工，需設(shè)計(jì)承載足夠剪力和擠壓的剪力臺(tái)階，再靠定位銷消除側(cè)向定位誤差，可實(shí)現(xiàn)部件之間的精確定位，最后由高強(qiáng)度螺栓連接裝配。這種連接形式端梁與主梁也是拆分設(shè)計(jì)，端梁同樣可以單獨(dú)加工，并使用鏜孔軸承箱車輪組，利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)制造，制造、運(yùn)輸和安裝都比較方便。

4 一種新連接形式

圖4 主端梁側(cè)面高強(qiáng)螺栓連接+剪力臺(tái)階+定位銷

整體結(jié)構(gòu)采用2根主梁和2根鉸接式端梁的四梁框架橋架，雙主梁通過聯(lián)系梁及銷軸相互連接，每根主梁和對(duì)應(yīng)鉸接式端梁采用焊接連接形式，每側(cè)鉸接式端梁在主梁兩側(cè)腹板外側(cè)各設(shè)置一處橫斷拆分法蘭與各自的單輪臺(tái)車用高強(qiáng)螺栓連接。鉸接式端梁的橫斷拆分法蘭以及單輪臺(tái)車連接法蘭均靠機(jī)加工保證裝配精度，連接法蘭面中間設(shè)置可以承載足夠剪力和擠壓的水平平鍵，再靠連接法蘭四角的定位銷或鉸制孔螺栓消除側(cè)向定位誤差，可實(shí)現(xiàn)部件之間的精確定位，最后由高強(qiáng)度螺栓連接裝配（圖5）。與前幾種橋機(jī)主端梁連接形式相比較，特別是與第二種德馬格的拆分形式相比，這種新型主端梁連接形式有諸多優(yōu)點(diǎn)：雙剪切平面受力更好，能滿足大噸位，低整機(jī)高度的情況，適合應(yīng)用于歐式起重機(jī)；配合定位鍵和鉸制孔螺栓，端梁定位準(zhǔn)確，連接螺栓基本無剪力作用；雙主梁和一車運(yùn)輸，節(jié)約運(yùn)輸成本；端梁拆分后，各單輪臺(tái)車加工制造方便，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化制造；通過調(diào)整單輪臺(tái)車長(zhǎng)度就可以調(diào)整小跑車軌距，利于小車軌道布置和調(diào)整；大車行走機(jī)構(gòu)可以使用的鏜孔式軸承箱，便于與小車行走機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)。

圖5 主端梁側(cè)面高強(qiáng)螺栓連接+剪力臺(tái)階+定位銷

5 結(jié) 論

近年來伴隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，市場(chǎng)賦予電站用橋機(jī)很多新設(shè)計(jì)理念，比如“歐式起重機(jī)”設(shè)計(jì)理念，這是一種基于歐洲輕量化和模塊化設(shè)計(jì)理念以及先進(jìn)生產(chǎn)制造工藝，使整個(gè)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，自重減輕，高度降低，節(jié)能減耗，大大減少用戶對(duì)起重機(jī)運(yùn)行廠房的建造成本和起重機(jī)運(yùn)行費(fèi)用，提高起重機(jī)的整機(jī)品質(zhì)和運(yùn)行性能。歐式起重機(jī)將會(huì)成為起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求的主流，電站用橋機(jī)也不例外。無疑，采用這種新的橋機(jī)主端梁連接形式，對(duì)降低主結(jié)構(gòu)端梁支撐段高度，降低軌頂以上高度H1，降低橋機(jī)整機(jī)高度，降低業(yè)主廠房建造成本，提高橋機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是很有益處的。

[1] 張質(zhì)文，王金諾．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.

[2] 須 雷．現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械，1997，(10)：3-7．

[3] 馬進(jìn)峰，張寅龍．進(jìn)口橋式起重機(jī)與國(guó)產(chǎn)橋式起重機(jī)比較[J]．科技風(fēng)，2011，(16)：110-111.

(編輯 賈澤輝)

A bridge crane of power station low clearance design thought

LIANG Hao, YAO Xiao-min

TH213.5

B

1001-1366(2015)11-0038-03

2015-10－20