液壓龍門起重機(jī)的設(shè)計(jì)及使用

郝建光

(太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西030024)

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液壓龍門起重機(jī)的設(shè)計(jì)及使用

郝建光

(太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西030024)

液壓龍門起重機(jī)由液壓頂升裝置、軌道、橫梁、小車、吊鉤、高壓油管、液壓控制站、遙控系統(tǒng)等組成。由于結(jié)構(gòu)特殊，具有占地空間小、對地面承壓能力要求低、便于運(yùn)輸、操作簡單方便、控制精度高、起重能力大等特點(diǎn)，特別適合空間狹小、低矮廠房等受限條件下大型設(shè)備的移動、吊裝和施工。如用于汽車廠大型沖壓生產(chǎn)線中壓力機(jī)、沖床的安裝，鋼廠粗軋主電機(jī)、軋機(jī)、大型變壓器等的安裝和維修。在上述場所，隨車吊、履帶吊由于體積大、吊臂無法伸直和抬起，難以滿足吊裝要求，而液壓龍門起重機(jī)剛好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)備的不足。根據(jù)用戶使用要求，太重推出一款液壓龍門起重機(jī)，在最大頂升高度12 m時能滿足900 t的起重要求，在高度4.5 m～6.8 m時可滿足2 000 t的起重要求，在高度6.8 m～9.4 m時能滿足1 450 t的起重要求。本文對液壓龍門起重機(jī)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法、注意事項(xiàng)做詳細(xì)介紹。

1液壓龍門起重機(jī)的組成及技術(shù)參數(shù)

液壓龍門起重機(jī)示意圖如圖1所示。其結(jié)構(gòu)為組合形式，兩組行走軌道可以對接和交替向前鋪設(shè)，每條軌道上設(shè)2個可行走的頂升裝置，上面設(shè)橫梁，每根橫梁上設(shè)2個(用1個時也可只設(shè)1個)小車，小車設(shè)行走機(jī)構(gòu)。根據(jù)使用情況，可有以下組合：單組吊裝(2個頂升裝置，1根橫梁)，橫梁上設(shè)2個小車，最大允許起吊450 t，只設(shè)1個小車時，允許起吊225 t；2組吊裝(4個頂升裝置，2根橫梁)，每根橫梁上設(shè)2個小車，最大允許起吊900 t，每根橫梁上只設(shè)1個小車時，允許起吊450 t。通過頂升裝置的頂升實(shí)現(xiàn)重物提升。整車用一臺泵站提供動力和控制，配有無線遙控裝置。主要性能參數(shù)見表1所示。

1—頂升裝置　2—軌道裝置　3—橫梁　4—小車

2液壓龍門起重機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

伸縮式頂升裝置、大載荷低速度下頂升和行走的同步控制是該機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。采用集中動力還是每單元分別自帶動力取決于小車的行走功能。如果采用固定起吊裝置，小車就成為一個固定的懸掛點(diǎn)，不需要外在動力，在這種情況下，每個帶行走功能的頂升裝置，分別帶動力和泵站，外部不存在連接管路，顯得簡單、整潔。如果要求小車具有行走功能，為了滿足小車行走也需要有泵站提供動力，這種情況下，整個系統(tǒng)采用一套泵站可降低成本，提高利用率，缺點(diǎn)是每次都需要先連接管路，泵站到油缸和馬達(dá)的管路長，有壓力損耗，施工時也要格外注意管路的安全。由于設(shè)備要求小車具有行走功能，所以選擇采用一套泵站向所有裝置提供動力的控制方式，整機(jī)采用無線控制。

2.1伸縮式頂升裝置

裝置具有行走和頂升兩個功能，頂升裝置通過銷軸與行走機(jī)構(gòu)的車架相連。頂升裝置外部為多邊形伸縮套筒，內(nèi)部為多級伸縮油缸、套筒間用尼龍滑塊支承以減少摩擦。伸縮套筒用來承受行走和偏載產(chǎn)生的側(cè)向力，保證伸縮油缸只承受軸向力，確保頂升裝置的整體穩(wěn)定性。為保證4個頂升裝置同步，設(shè)長度傳感器采集信號，實(shí)現(xiàn)多個裝置頂升過程的自動同步控制。頂升油缸設(shè)平衡閥，保證油缸不泄漏，提高頂升的安全性。伸縮油缸做特殊設(shè)計(jì)，進(jìn)、回油口在底部，頂升裝置內(nèi)無油管，安全可靠、方便保養(yǎng)。為防止因橫梁受載變形對頂升裝置產(chǎn)生側(cè)向力，頂升裝置與橫梁搭接部位設(shè)計(jì)成弧形，允許橫梁受載下?lián)蠒r，不會因橫梁變形產(chǎn)生對頂升裝置的附加彎矩。設(shè)備可根據(jù)使用要求配一種或多種規(guī)格橫梁，以滿足不同起升跨度的起重量要求。為保證橫梁的變形和受力符合規(guī)范要求，一定要按規(guī)定使用橫梁，控制及安全保護(hù)程序要與使用狀態(tài)吻合。

表1　液壓龍門起重機(jī)主要性能參數(shù)

2.2同步運(yùn)行技術(shù)

由于起重機(jī)由幾個模塊組合而成，每套頂升裝置的行走機(jī)構(gòu)有8個車輪，4個主動輪由一臺力矩馬達(dá)通過鏈輪鏈條來驅(qū)動。一臺小車有5個車輪，3個主動輪由一臺力矩馬達(dá)通過鏈輪鏈條來驅(qū)動。為了確保安全，一根橫梁下的兩套頂升裝置的行走必須同步，兩根橫梁抬運(yùn)一個構(gòu)件，兩根橫梁下的4套頂升裝置的行走也必須同步，只有大小車都能同步運(yùn)行才能保證系統(tǒng)安全?，F(xiàn)有產(chǎn)品在每套裝置的一個從動車輪上安裝編碼器，采集行走過程的速度和位移信號，通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制。頂升裝置及小車運(yùn)行用長度傳感器來采集信號，實(shí)現(xiàn)兩個小車或四個小車的自動同步控制。每個小車裝有稱重傳感器，實(shí)現(xiàn)超載保護(hù)和吊重實(shí)時顯示。速度低、載荷大是這種起重機(jī)的顯著特征。為了保證行走穩(wěn)定，采用低速大扭矩馬達(dá)、鏈條傳動來實(shí)現(xiàn)，他比采用油缸推動實(shí)現(xiàn)行走的好處是方便、連續(xù)、易于操作。

3與常規(guī)起重機(jī)的不同點(diǎn)及相應(yīng)措施

與常規(guī)橋式、門式起重機(jī)不同之處在于它不在軌道上運(yùn)行，而是在型鋼或鋼板上運(yùn)行。在軌道上運(yùn)行，其軌距是恒定的，功能無變化，場所無變化。而在型鋼或鋼板上運(yùn)行，軌距是隨機(jī)的，可根據(jù)吊運(yùn)件的大小外形來定，功能可以組合，需要頻繁轉(zhuǎn)場。針對上述情況，需采取相應(yīng)的措施。

3.1車輪和滾輪設(shè)計(jì)計(jì)算

與在軌道上行走的車輪裝置不同，在型鋼上行走時，型鋼的抗拉強(qiáng)度要低的多，車輪不能帶輪緣，導(dǎo)向只能設(shè)在車輪踏面上，根據(jù)許用輪壓公式來設(shè)計(jì)車輪：

Pmax≤1.9kDL

式中，Pmax為最大輪壓，單位為N；k為車輪許用比壓，單位為N/mm2；D為車輪或滾輪的踏面直徑，單位為mm；L為車輪或滾輪與軌道承壓面的有效接觸寬度，單位為mm。為了保證輪壓，必須加大車輪踏面的寬度。也可采用鏈輪驅(qū)動滾輪的方式來實(shí)現(xiàn)行走。現(xiàn)采用無輪緣車輪，輪上開槽，用圓鋼來導(dǎo)向。

3.2橫梁的承載能力和允許變形問題

橫梁的跨度與起吊物品的寬度有關(guān)，在可能的情況下，跨度應(yīng)盡可能小，以便提高橫梁剛度、降低應(yīng)力。采用固定小車時，只要橫梁的應(yīng)力不超過允許值就可以了。因小車要求行走功能，所以按規(guī)范的以下要求來控制橫梁剛度：具有無級調(diào)速特性的起重機(jī)，采用低起升速度和低加速度可接受的剛度：

f≤S/500

式中，S為起重機(jī)跨度；f為起重機(jī)剛度。

為滿足不同載荷要求，配有多種規(guī)格的橫梁，需要根據(jù)起吊工況選擇橫梁和控制程序，嚴(yán)格按照說明書要求進(jìn)行操作。

3.3軌道的拼裝和對地比壓問題

為了保證使用范圍，軌道裝置可以組合、拼

裝、續(xù)接。由于采用型鋼，多數(shù)工況不是滿載運(yùn)行，對地比壓相對小。在額定載荷情況下，4套裝置都在12 m長道軌上時，對地比壓達(dá)80 t/m2，所以在吊運(yùn)前一定要對起吊載荷、對地比壓及使用場合的地面承壓能力進(jìn)行核實(shí)，確定滿足后才可以進(jìn)行。

3.4基于運(yùn)輸方便采取的措施

為保證設(shè)備拆裝運(yùn)輸方便，行走機(jī)構(gòu)和頂升裝置采用銷軸連接，頂升油缸和伸縮套筒收回后旋轉(zhuǎn)90°，降低高度滿足運(yùn)輸要求。小車能從橫梁的端部套裝到橫梁上，泵站和設(shè)備間的高壓管路采用快速接頭連接，防止泄漏，方便拆裝、發(fā)運(yùn)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 3811—2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范.

編輯杜青泉

工藝

摘要：詳細(xì)介紹了液壓龍門起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能參數(shù)。

關(guān)鍵詞：液壓龍門起重機(jī)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

Design and Application of Hydraulic Gantry Crane

Hao Jianguang

Abstract：Structural characteristics and property parameters of hydraulic gantry crane have been illustrated in detail.

Key words：hydraulic gantry crane; structure; design

收稿日期：2015—05—27

中圖分類號：TH213.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A