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      PD40附壁自爬升式橋梁鋼塔安裝起重機(jī)

      2021-12-03 10:52:40
      起重運(yùn)輸機(jī)械 2021年22期
      關(guān)鍵詞:鋼塔附壁插拔

      周 罡

      武橋重工集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 武漢 430056

      0 引言

      我國橋梁高塔安裝施工多采用塔式起重機(jī)節(jié)段吊裝方案。當(dāng)塔高偏高、單塔節(jié)質(zhì)量過大時,仍采用塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝施工會使設(shè)備制造和租賃成本非常高。目前,國內(nèi)塔式起重機(jī)額定起重量能達(dá)到200 t以上的非常少,設(shè)備制造和租賃費用都非常高,能同時滿足起重量大、幅度大的塔式起重機(jī)更是屈指可數(shù)?;诖耍环N滿足鋼塔節(jié)段吊裝的附壁自爬升式起重機(jī)正好滿足了這種需求。PD40附壁自爬升式橋梁鋼塔安裝起重機(jī)(見圖1)不僅很好地滿足了施工需要,并可大大節(jié)省起重設(shè)備成本,也為同類爬塔起重機(jī)的研發(fā)提供有力技術(shù)支撐。

      圖1 PD40附壁自爬升式起重機(jī)

      1 PD40附壁自爬升式起重機(jī)主要功能及性能參數(shù)

      PD40附壁自爬升式橋梁鋼塔安裝起重機(jī)通過布置在主塔順橋向塔身的2排軌道,借助步履式頂升系統(tǒng)來實現(xiàn)起重機(jī)沿塔身升降功能。在吊裝鋼塔節(jié)段時,主梁前端支腿與塔節(jié)段錨固聯(lián)接,起重機(jī)頂部起升機(jī)構(gòu)通過步履頂推系統(tǒng)滑移到主梁懸臂端取梁區(qū),在高塔橫橋向外側(cè)取梁。起升機(jī)構(gòu)將塔節(jié)段提升到安裝高度后,縱移退回到鋼塔安裝區(qū)范圍內(nèi),通過起升機(jī)構(gòu)的縱、橫移操作,配合鋼塔自身導(dǎo)向定位裝置,精確調(diào)整鋼塔節(jié)段安裝位,進(jìn)行塔節(jié)段的安裝定位施工。

      該起重機(jī)的主要性能參數(shù)為:額定起重量40 t,起重機(jī)速度(空載/滿載)5/2.5 m/min,自爬升速度1.5 m/min,最大起升高度100 m,設(shè)備自重95 t,裝機(jī)功率81.5 kW。

      2 PD40附壁自爬升式起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)及特點

      如圖2所示,PD40附壁自爬升式鋼塔安裝起重機(jī)主要由軌道系統(tǒng)、爬架、主梁、起升機(jī)構(gòu)、前支腿、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成;金屬結(jié)構(gòu)的主材采用Q345B;起重機(jī)爬架通過頂升座與軌道系統(tǒng)連接,爬架頂部和主梁尾部之間通過2根銷軸、2組法蘭連接;主梁上2根主縱梁上設(shè)置頂推軌道。起升機(jī)構(gòu)2支腿橫梁置于主縱梁軌道面,在液壓缸作用下沿縱梁方向移動。主縱梁底部設(shè)置前支腿,前支腿在電動推桿作用下可沿主縱梁方向移動。

      圖2 PD40附壁自爬升式起重機(jī)總裝示意圖

      2.1 軌道系統(tǒng)

      如圖3所示,軌道系統(tǒng)由2排3 m×3 m標(biāo)準(zhǔn)軌道、爬架頂升座、液壓缸座、導(dǎo)向座、頂升液壓缸等組成。2排3 m×3 m標(biāo)準(zhǔn)軌道間距為1.5 m,與塔壁上的錨固座通過高強(qiáng)螺栓連接。錨固座端面上開設(shè)剪力孔,軌道底部設(shè)置剪力塊,傳遞剪力。爬架與爬架頂升座之間通過高強(qiáng)螺栓連接,爬架端面上設(shè)置剪力孔,頂升座端面設(shè)置剪力軸,傳遞剪力。液壓缸座、爬架頂升座與標(biāo)準(zhǔn)軌道之間通過插拔銷連接。爬架上升時,液壓缸座與軌道之間插拔銷將液壓缸座鎖定,頂升座與軌道之間插拔銷退出,頂升液壓缸在油壓作業(yè)下推動頂升座上升從而帶動起重機(jī)上移。頂升液壓缸活塞桿伸出1個全行程后,頂升座與軌道之間插拔銷插入,將頂升座鎖定,液壓缸座與軌道之間插拔銷退出,頂升液壓缸在油壓作業(yè)下拉動頂升座上移。此后,往復(fù)上述動作,推動起重機(jī)步履上移。

      圖3 軌道系統(tǒng)三維示意圖

      2.2 爬架和前支腿

      爬架是起重機(jī)爬升工況的主要傳力結(jié)構(gòu)件,前支腿則是鋼塔節(jié)段吊裝工況的主要承力結(jié)構(gòu)件。爬架上設(shè)有上下通道和多層工作平臺,便于液壓缸座、爬架頂升座的維護(hù)。

      爬架上方設(shè)有2處耳軸座和2處法蘭座,用于和主梁的連接。這種設(shè)計的原因在于鋼塔中部有一段鋼混過渡段,此區(qū)域有一段曲率變化區(qū)間,吊裝鋼塔節(jié)段時需提前松開2處法蘭座螺栓,通過操作前支腿液壓缸將此處法蘭間的墊塊抽出,待主梁姿態(tài)調(diào)整至水平狀態(tài)后螺栓恢復(fù)。

      前支腿通過反鉤機(jī)構(gòu)倒掛在主梁底部,在電動推桿作用下可沿主縱梁前后移動。前支腿橫梁兩側(cè)底部各設(shè)置帶機(jī)械鎖的支頂液壓缸,并通過4根銷軸與鋼塔塔壁之間錨固座連接。當(dāng)鋼塔節(jié)段吊裝時,前支腿液壓缸可方便地與錨固座銷接;當(dāng)起重機(jī)爬升時,支腿液壓缸也可方便地與錨固座脫開。

      2.3 主梁和起升機(jī)構(gòu)

      主梁為箱形梁結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)剛度較大。主縱梁尾部分別通過銷軸、法蘭與爬架連接,主縱梁頂部設(shè)有起升機(jī)構(gòu)滑移軌道。起升機(jī)構(gòu)為典型的門式起重機(jī)機(jī)構(gòu),與傳統(tǒng)軌道式門式起重機(jī)不同,起升機(jī)構(gòu)大車行走為液壓缸步履式。起升機(jī)構(gòu)底部設(shè)置導(dǎo)向和反鉤裝置,可確保整機(jī)高空作業(yè)具有很高的安全穩(wěn)定性。

      3 關(guān)鍵技術(shù)

      1)液壓缸多點同步頂升

      起重機(jī)上共設(shè)置了4組頂升液壓缸,每支液壓缸上均內(nèi)置自帶4~20 mA模擬量輸出的位移傳感器。PLC可根據(jù)液壓缸上每支位移傳感器信號,采用PID算法,通過對電液比例換向閥供油量的控制,對各液壓缸的絕對位移進(jìn)行實時調(diào)整,并對4支液壓缸之間的相對位移進(jìn)行閉環(huán)控制,從而實現(xiàn)一個600 mm行程內(nèi)0.2 mm的精度控制。

      2)軌道系統(tǒng)插拔銷高精度自動對孔

      實現(xiàn)高精度自動對銷功能的關(guān)鍵要在于:軌道自身的機(jī)加工精度、銷孔的加工精度和銷孔群的位置精度必須得到保證;軌道在鋼塔上的安裝精度必須得到保證,安裝軌道時應(yīng)首先將軌道與錨固座連接,并通過臨時匹配件加固,最后整體定位軌道;在爬升過程中,液壓缸座和爬架頂升座存在力的體系轉(zhuǎn)換,故插拔銷進(jìn)出時都必須處于卸力狀態(tài)。

      3)爬升過程的安全保障

      起重機(jī)上所有4組液壓缸座和4組爬架頂升座均設(shè)置液壓缸驅(qū)動的插拔銷。PLC通過設(shè)置的行程開關(guān)識別每個插拔銷是否全伸或全縮,該開關(guān)信號受控于PLC,并作為爬升動作的與門信號,從而確保整機(jī)安全。

      4)吊重超限控制

      起升機(jī)構(gòu)支腿橫梁和前支腿上均設(shè)置拉線式位移傳感器,卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置稱重傳感器。PLC根據(jù)上述位置和荷載信號獲取荷載的實際力矩信息,并與整機(jī)吊重工況下的Ansys理論計算模型庫文件數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而實現(xiàn)力矩超載限動控制。

      4 結(jié)束語

      PD40附壁自爬升式鋼塔安裝起重機(jī)在福安棲云大橋的成功應(yīng)用,填補(bǔ)了國內(nèi)同類鋼塔安裝施工法的空白,相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的成功應(yīng)用也給同類起重機(jī)的研發(fā)提供了有力的技術(shù)支撐。

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