構(gòu)旭軍 陳海龍

招商局重工(深圳)有限公司

1 引言

在造船、修船、港口運(yùn)輸?shù)却笮推髽I(yè)制作現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常因生產(chǎn)需要調(diào)整門(mén)式起重機(jī)布置，或者從一個(gè)作業(yè)區(qū)遷移到另一個(gè)作業(yè)區(qū)。我司外場(chǎng)MG32、MG100兩臺(tái)門(mén)式起重機(jī)需要轉(zhuǎn)場(chǎng)搬遷，傳統(tǒng)方法有2種：一是拆分為剛腿、柔腿、大梁、小車(chē)等幾大部件轉(zhuǎn)場(chǎng)后再組裝，費(fèi)時(shí)費(fèi)力還需重新安裝檢測(cè)；二是租用大噸位履帶起重機(jī)進(jìn)行整體搬遷，但是費(fèi)用昂貴，一次費(fèi)用在70萬(wàn)元以上，且對(duì)周邊作業(yè)影響較大。利用船廠現(xiàn)有設(shè)備270 t動(dòng)力平板運(yùn)輸車(chē)，進(jìn)行起重機(jī)整體遷移。

此次遷移的設(shè)備參數(shù)如下。MG32門(mén)式起重機(jī)，跨度28 m，凈空高15 m，雙梁間距2.93 m，起重機(jī)重量79 t；MG100門(mén)式起重機(jī)，跨度28 m，凈空高18.6 m，雙梁間距5.37 m，起重機(jī)重量173 t。

2 MG100門(mén)式起重機(jī)移機(jī)方案組成與評(píng)估

本方案由1臺(tái)270 t動(dòng)力平板運(yùn)輸車(chē)，2個(gè)龍門(mén)擱架和1個(gè)焊接頂升支撐井架組成(見(jiàn)圖1)。動(dòng)力平板運(yùn)輸車(chē)，載重量270 t,尺寸17 m×5.5 m，最低高度位置1.6 m，起升高度700 mm。龍門(mén)擱架2個(gè)，單個(gè)承重量150 t，單個(gè)自重6.5 t，可直接使用船廠現(xiàn)有轉(zhuǎn)運(yùn)分段的支撐架。頂升支撐井架1個(gè)，利用庫(kù)存廢舊料焊接，幾何尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：10 m×5.37 m×15.76 m；結(jié)構(gòu)重量35 t。

頂升支撐井架和門(mén)式起重機(jī)合計(jì)重量為208 t，選2個(gè)龍門(mén)擱架可滿(mǎn)足支撐需要，總重約221 t，在動(dòng)力平板運(yùn)輸車(chē)的安全運(yùn)輸范圍內(nèi)，裕度系數(shù)為270/221=1.22。

龍門(mén)擱架與支頂升支撐井架總高度為18.21 m，門(mén)式起重機(jī)橫梁距地面凈空高度18.61 m，門(mén)式起重機(jī)橫梁與頂升支撐井架之間預(yù)留調(diào)整間隙為40 mm，以防頂升架頂面不平時(shí)加調(diào)整墊塊，同時(shí)也防止頂升架與起重機(jī)大梁頂死。龍門(mén)擱架橫梁高度600 mm，擱架距地高度50～150 mm時(shí)，運(yùn)輸過(guò)程較平穩(wěn)可控。離地150 mm左右時(shí)，平板運(yùn)輸車(chē)高度位置為1.95 m，頂升支撐井架高度15.76 m，橫梁底部到頂升架頂部的間隙為0.30 m，小于平板車(chē)可向上頂升距離(±350 mm)，滿(mǎn)足頂升要求。

圖1 頂升裝置組成示意

3 頂升支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元驗(yàn)算

3.1 支架結(jié)構(gòu)

頂升支撐井架的4根主支撐柱選用高架支撐塢墩的?600 mm×10 mm無(wú)縫鋼管，以5 m間距在四邊設(shè)橫梁并加十字斜撐，支撐井架的頂板比起重機(jī)橫梁略寬以防起重機(jī)橫梁局部失穩(wěn)。為保證受力平穩(wěn)，頂升支撐井架寬度與起重機(jī)橫梁間距一致，長(zhǎng)度選跨度的三分之一，取10 m 。

3.2 模型及載荷

測(cè)量起重機(jī)橫梁外形尺寸并把剛腿、柔腿等重量加在兩端模擬起重機(jī)重量的真實(shí)分布狀況。橫梁為雙梁箱型截面，截面尺寸2 450 mm×1 200 mm，厚度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)未知，橫梁長(zhǎng)度為起重機(jī)跨度28 m，雙梁間距5.37 m。

起重機(jī)自重173 t，為計(jì)算載荷，分部如下：橫梁加小車(chē)及吊鉤的計(jì)算載荷95 t，橫梁模型自重約47 t，則橫梁模型需加載48 t；橫梁兩端需加載均為39 t，相當(dāng)于起重機(jī)兩支腿的重量。

起重機(jī)起重量為100 t，外加小車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)，合計(jì)約135 t，為中部集中載荷。模型中起重機(jī)大梁及小車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)等重量載荷為95 t，優(yōu)于額定起重量時(shí)的受力情況，故起重機(jī)大梁的剛性可不作主要考慮指標(biāo)。因此，模型中起重機(jī)大梁箱型截面可適當(dāng)加厚(取25 mm)，以替代內(nèi)部隔板或加強(qiáng)筋以及小車(chē)與軌道。起重機(jī)大梁與頂升支撐井架為無(wú)穿透實(shí)體接觸，與實(shí)際情況相符。

3.3 強(qiáng)度核驗(yàn)

有限元計(jì)算模型中采用桿梁與實(shí)體混合單元網(wǎng)格，頂升支撐井架為桿梁?jiǎn)卧?，起重機(jī)大梁為實(shí)體單元。頂升支撐井架桿梁?jiǎn)卧畲髥卧獞?yīng)力53.83 MPa，起重機(jī)大梁等實(shí)體單元最大單元應(yīng)力σ=53.3 MPa。按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在無(wú)風(fēng)運(yùn)輸工況下，Q235B許用應(yīng)力[σ]=235/1.48=159 MPa，σ≤[σ]，滿(mǎn)足運(yùn)輸時(shí)的強(qiáng)度要求[1-2]。

3.4 撓度核驗(yàn)

根據(jù)有限元計(jì)算模型計(jì)算分析，起重機(jī)大梁兩端最大位移υmax=64.75 mm， 按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，許用撓度[υ]=L/400，起重機(jī)橫梁和頂架的許用擾度分別為[υ]橫梁=74.5 mm，[υ]頂架=13.4 mm。起重機(jī)大梁最大位移υmax<[υ]橫梁，頂架桿件最大位移5 mm<[υ]頂架，變形撓度符合要求。

3.5 穩(wěn)定性核驗(yàn)

對(duì)強(qiáng)度分析的計(jì)算模型，按二階模態(tài)模擬進(jìn)行屈曲分析，所有約束與載荷和靜應(yīng)力分析時(shí)完全相同，屈曲載荷因子位3.43>1，穩(wěn)定性核驗(yàn)通過(guò)。

4 MG32門(mén)式起重機(jī)頂升支撐井架變換組合

圖2 MG32門(mén)式起重機(jī)頂升支架+橫梁組合

4.1 頂升支撐井架變換組合

MG32門(mén)式起重機(jī)橫梁間距2 930 mm，門(mén)架內(nèi)高度15 050 mm，而頂升支撐井架的縱向間距為5 370 mm，因此需把MG100門(mén)式起重機(jī)的頂升支撐井架截為2段，取其長(zhǎng)約11.83 mm高度段，在頂上垂直橫梁方向加焊2根高度600 mm的梁來(lái)頂升橫梁，總質(zhì)量為27 t(見(jiàn)圖2)。MG32門(mén)式起重機(jī)橫梁寬度640 mm，為防局部失穩(wěn)，頂部支撐橫梁支撐部位須加寬，寬度比門(mén)式起重機(jī)的大梁略寬。

4.2 參數(shù)計(jì)算

對(duì)于MG32門(mén)式起重機(jī)，其頂升井架和起重機(jī)合計(jì)重量為106 t，選2個(gè)龍門(mén)擱架可滿(mǎn)足支撐需要，總重約119 t，在平板運(yùn)輸車(chē)的安全運(yùn)輸范圍內(nèi)。

龍門(mén)擱架與支撐頂升井架總高度為12.43 m，門(mén)式起重機(jī)橫梁距地面高度15.05 m，門(mén)式起重機(jī)橫梁與頂升井架之間預(yù)留調(diào)整間隙為40 mm。門(mén)式擱架離地130 mm左右時(shí)，平板運(yùn)輸車(chē)高度位置為1 900 mm，可向上頂升距離為400 mm，滿(mǎn)足頂升要求。

4.3 有限元計(jì)算

按前面的模型仿真，主要是分析頂升架上的支撐橫梁。計(jì)算荷載為起重機(jī)凈重79 t，分項(xiàng)為橫梁加小車(chē)及吊鉤的計(jì)算荷載37 t，橫梁模型自重約22 t，則橫梁模型需加載15 t；橫梁兩端需加載荷載各為21 t，相當(dāng)于起重機(jī)兩支腿的重量。由應(yīng)力云圖可知，支架橫梁立柱的最大應(yīng)力93.6 MPa，小于支架梁柱鋼材Q235B的許用應(yīng)力159 MPa，頂部所加橫梁滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

5 轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程

轉(zhuǎn)運(yùn)的條件為風(fēng)力小于4級(jí),并按《平板車(chē)使用說(shuō)明》及《安全運(yùn)輸規(guī)定》執(zhí)行。具體實(shí)施步驟如下:

(1)兩個(gè)150 t龍門(mén)擱架放置平穩(wěn)后，與頂升支架柱腳焊接固定，270 t平板車(chē)開(kāi)到龍門(mén)擱架與支架的中心位置。

(2)將起重機(jī)小車(chē)固定到柔腿一側(cè)，切斷電源。

(3)在起重機(jī)的重心位置進(jìn)行試頂升，并確定起重機(jī)吊車(chē)梁肘板位置為頂升點(diǎn)，直至完全平穩(wěn)后固定。

(4)兩側(cè)設(shè)置風(fēng)繩以防拐彎和路面顛簸時(shí)不平衡，路面墊平，清理場(chǎng)地路障，設(shè)置警戒標(biāo)志。

(5)緩慢試移動(dòng)，確認(rèn)完全平穩(wěn)后緩慢開(kāi)動(dòng)，謹(jǐn)防急轉(zhuǎn)急剎。

6 結(jié)語(yǔ)

該方案成功實(shí)現(xiàn)了MG32、MG100兩臺(tái)起重機(jī)的搬遷，采用頂升支撐井架加動(dòng)力平板運(yùn)輸車(chē)整體搬運(yùn)起重機(jī)靈活方便，節(jié)省了拆裝試驗(yàn)的時(shí)間，降低拆裝引起性能降低的風(fēng)險(xiǎn)，切斷電源就可搬運(yùn)，可操作性強(qiáng)，且有很好的經(jīng)濟(jì)效益，可降低成本60%以上。

在頂升支架焊好后，運(yùn)用此方案遷移1臺(tái)門(mén)式起重機(jī)只需1～2 h。對(duì)高跨適中、路面坡度較小的中重型門(mén)式式起重機(jī)，均可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采用此方式轉(zhuǎn)場(chǎng)遷移。