大跨度船厂龙门吊的设计要点.PDFVIP

第 １２ 卷第 ２ 期 ２０１２ 年 ６ 月 南 京 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ． １２，Ｎｏ． ２ Ｊｕｎ．，２０１２ 收稿日期：２０１２ ０２ １６ 作者简介：吴庆琳（１９７３ ），女，江苏泰州人，惠生（南通）重工有限公司工程师。 大跨度船厂龙门吊的设计要点 吴庆琳 （惠生（南通）重工有限公司　 起重机设计部，上海　 ２０１２０３） 摘　 要：介绍了大跨度船厂龙门吊主梁截面设计、纠偏装置及防风抗滑计算。 关键词：船厂龙门吊；主梁截面；纠偏装置；防风抗滑 中图分类号：Ｕ４４５　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 　 　 文章编号：１６７１ ４６４４（２０１２）０２ ０００９ ０３ 　 　 船厂龙门吊用于船坞和平台区域的造船和海洋 模块安装，具有升降、吊运、分段空中翻身和空中水 平微量旋转等功能。随着船厂龙门吊的跨距、起升 高度以及起重量的不断增加，降低起重机总重、提高 船厂龙门吊的安全性十分重要，所以在设计中要考 虑主梁设计、纠偏装置和防风抗滑等问题。 １　 主梁设计 主梁通常采用双梯形箱型梁，如图 １ 所示。双 梯形箱型梁具有传力（即小车轮压）条件好、起升高 度充分利用、通道良好、小车各部件易于安装及维 修、受温度影响小等优点。主梁质量一般占到总重 的 ４０％ －６０％，合理选择主梁截面尺寸，能有效减 轻整机自重。对于大型船厂龙门吊影响主梁弹性变 位的主要因素是主梁自重，而过高的要求主梁静刚 度，会大大增加整机自重，缺乏经济性。根据 ＧＢ ／ Ｔ３８１１ － ２００８《起重机设计规范》，使用简单控制系 统能达到中等定位精度特性的起重机静态刚度 ｆ≤ Ｓ ／ ７５０（Ｓ 为跨距）［１］，在不影响造船龙门吊使用性能 的情况下，将静刚度控制在 Ｓ ／ ８００ ～ Ｓ ／ ６００ 较合理， 可大大减小整机自重，对节省投资成本，提高船厂龙 门吊的安全性都具有重要意义。 在确定主梁截面时，适当增高并加宽主梁的截 面并选择尽量小的板厚（板厚尽量控制在不超过 ４０ｍｍ，若超过可采用 ２ 层薄板焊接的形式），会比主 梁截面高度不变而一味加厚上下翼缘板板厚来降低 应力效果更好。所以适当增大梁高不仅提高了主梁 刚度，延长龙门吊的有效使用期限，而且能大大降低 了主梁自重，提高了经济性。但是设计中也要注意， 图 １　 双梯形箱型梁 由于大车功率主要是克服风载荷，如果一味加高主 梁截面而增加迎风截面积，会对大车功率选型有 影响。 现以起重量 ２００ 吨，跨度 １２０ 米，起升高度 ５０ 米龙门吊的主梁为例，对主梁高度和截面宽度不同 时需要的大车牵引力、主梁合成应力和挠度进行对 比，结果如表 １ 所示。 从表 １ 中可以看出将主梁高度和截面宽度适当 加大后，不仅降低了主梁最大使用应力和挠度，而且 提高了主梁刚度并能最大限度减轻主梁重量。虽主 梁加高后使风载荷加大，从而加大了牵引力，考虑到 平摊至每个驱动轮牵引力只增加不到 ０． ５％，所以 对电机功率选型影响甚微，可以忽略不计。 因此可以得出结论：合理设计主梁截面积，对降 低主梁自重，减少投资成本是很重要的。 ２　 纠偏装置设计 大跨度船厂龙门吊由于本身跨度大，起升高度 　 南京工业职业技术学院学报 第 １２ 卷第 ２ 期 大，整体刚性差，必然产生刚性腿和柔性腿两侧的行 走机构不能完全同步，即产生偏斜运行的现象。这 种现象是由于大车轨道高低、行走机构承受的载荷 分布不均引起运行阻力的不同、加之行走车轮直径 差异、驱动电机转速差异等多种因素造成。龙门架 不允许有较大偏斜，如果偏斜量较大，会导致行走车 轮啃轨，龙门架钢结构承受附加载荷而变形，以致发 生安全事故。［２］ 表 １　 ２００ 吨 １２０ 主梁比较 　 　 为了控制刚性腿和柔性腿两侧大车的偏斜运 行，通常规定两侧大车运行偏斜量达到跨度的 １‰ 时，起重机应能自动纠偏；达到跨度的 ２‰时，起重 机能慢速纠偏，并在司机室内发灯光报警信号；当偏 斜量达到跨度的 ３‰时，偏斜限制器应能切断起重 机行走机构的电源［３］，使起重机能自动停车，并在司 机室发出声光报警信号，司机可通过手动纠偏，单侧 点动，消除偏差后再投入运行。 为了保证起重机的安全运行，保证偏斜量在允 许范围内。通常是将几种纠偏装置组合使用。 （１）在刚性腿和柔性腿两侧各安装 １ 个从动走 轮装置，在从动轮上安装绝对值编码器检测装置，如 图 ２ 所示。精确测量其行走位置和两者之间的差 值，与预设值比较来达到纠偏功能，当差值大于预定 值，ＰＬＣ 送出报警信号和停车命令。 图 ２　 大车行走机构纠偏装置 （２）如图 ３ 所示，上部纠偏装置安装在柔性腿 顶部与主梁之间的一