三峽泄洪壩壩頂門機軌道梁吊裝專用起重機設計

尹會領，董瑞華

（中國葛洲壩集團公司機械船舶有限公司，湖北 宜昌 443007）

三峽泄洪壩壩頂門機軌道梁吊裝專用起重機設計

尹會領1，董瑞華2

（中國葛洲壩集團公司機械船舶有限公司，湖北 宜昌 443007）

該起重機作為三峽大壩專用起重設備，主要用于吊裝大壩門機軌道梁，復雜的工況條件對設備的安全性、可靠性和起吊重物的定位精度都有很高的要求。筆者簡要介紹該設備的主要設計參數(shù)。

三峽工程；起重機;設計

三峽工程泄洪壩段壩頂門機大梁上下游各22根，自重65 t。其中下游大梁中心線20+019.000m，可以使用2臺高架門機就位。上游大梁中心線20-002.000m，距離▽120棧橋中心線20+060.500m有62.5m，即使用KROLL塔機與SDTQ1800高架抬吊也無法就位，故考慮使用專用起重機轉運的方案。

1 主要技術參數(shù)及使用要求

1.1 主要技術參數(shù)

起重總質(zhì)量Q=2×32.5 t；

行走速度V=5m/min；

起升速度V=0.9m/min

起升高度軌上3.1m，軌下0.6m；

軌距L=11.6m；

輪距B=3m；

輪數(shù) 4；

最大輪壓250 kN；

卷揚機卷揚能力50 kN；

滑輪倍率10；

整機總質(zhì)量G=29.3 t。

1.2 使用要求

起升卷揚和大車運行機構不能同時工作，當門機起吊重物時，為了獲得良好的定位性能，起升速度、大車運行速度均要求實現(xiàn)1:10調(diào)速，整機自身總質(zhì)量不得超過30 t。

2 總體設計及設計計算

該設備主要由2臺起重總質(zhì)量為5 t起升卷揚、大車運行機構、門架、電器設備和大車固定錨鏈組成（見圖1）。

圖1 門機結構簡圖

5 t起升卷揚通過滑輪組（倍率為10）轉換起吊65 t重物，使得起升機構自重大大降低。大車運行機構采用“三合一”驅(qū)動機構，具有結構緊湊、傳動比范圍寬、效率高、可靠性高等優(yōu)點。門架為雙梁箱形結構，主梁與門腿、門腿與地梁之間采用高強螺栓連接。

2.1 整機穩(wěn)定性計算

輪跨比3/11.6=1/3.87≈1/4；

工作風壓QⅠ=QⅡ×1.2=180 Pa；

非工作狀態(tài)風壓 QⅠ=QⅢ×1.2=720 Pa；

行走平均加速度a平=0.016m/s2；

作用在起重機上工作狀態(tài)風力P1=3240N；

作用在物體上工作狀態(tài)風力P2=4275N；

起重機運行制動時水平慣性力 PG=46880N；

起重機運行制動重物水平慣性力 PQ=10400N；

非工作狀態(tài)作用在起重機上最大風力

起重機擋風面積形心高度h1=5.2m；

上部定滑輪組高度 h2=5.74m；

起重機重心高度 h3=4.8m；

空載起重機沿軌道方向制動時載重穩(wěn)定性安全系數(shù)

滿載起重機沿軌道方向制動時載重穩(wěn)定性安全系數(shù)

滿載起重機和垂直于軌道（沿橋架）方向的載重穩(wěn)定性安全系數(shù)，由于沒有小車運行的慣性力，沒有懸臂梁，且擋風面積小，故不需計算；

自重穩(wěn)定性K1=0.5×G×B/P最大h1=6.5＞1.15。

2.2 主梁計算

根據(jù)龍門起重機剛性支腿、門架的計算，主梁用靜定簡圖計算，支腿用一次超靜定簡圖計算。

圖2 門機受力示意圖

主梁截面為h×b=824mm×410mm，計算得

2.2.1 計算主梁垂直靜剛度

2.2.2 彎曲應力計算

2.2.3 穩(wěn)定性計算

箱型梁需核算腹板的穩(wěn)定性，由于H/δ=100，只需橫向加筋板，不需縱向加筋板，橫向加筋板距離計算得a=1600mm，故此橫向加筋板距離不得大于1600mm。

2.3 支腿計算

2.3.1 根據(jù)一次超靜定簡圖計算門架平面內(nèi)水平推力

計算得主梁和支腿連接的螺栓每個承受平均拉力為63 kN，此數(shù)字偏大，為此設計時在外側增加斜撐梁，其截面為200mm×200mm×6mm增加連接處的強度和側向剛度。

2.3.2 支承腿平面內(nèi)門架受內(nèi)力計算

I=36667 cm4，

W=1629 cm3，

F=156 cm2。

（1）在風壓作用下產(chǎn)生彎矩及應力。

工作風壓q=180 Pa

（2）慣性力作用下產(chǎn)生彎矩及應力。物品及起重機慣性力作用于B點力為

（3）垂直支承載荷產(chǎn)生的彎矩及就應力。

（4）檢驗斜拉桿的壓應力。斜桿長為

L=441.3 cm，

壓力為

PT=P/cos11.43°=223210N；

σT=22321/156=14.3MPa

桿的柔度

查表得

折減系數(shù)ψ=0.97

承壓許用應力

（5）下橫梁承受的彎矩應力及水平拉應力。下橫梁截面參數(shù)

中間承受定滑輪拉力為100 kN

產(chǎn)生的彎矩為75000N·m，σ1=12.673MPa

水平力為x=44190 N

產(chǎn)生的應力為

2.4 定滑輪軸計算

軸支承處軸徑為Φ140mm,F=153.9 cm3軸端剪應力為

2.5 卷揚機起升拉力計算

起升總質(zhì)量為

滑輪組倍率為a=10，

潤滑稍差滾動軸承

額定為5 t的卷揚機能滿足要求。

2.6 運行機構為外購部件

廠家根據(jù)工作類型為輕級，起重總質(zhì)量Q=65 t，起重機總質(zhì)量 G=30 t，最大輪壓 250 kN，行走速度5m/min，現(xiàn)場工作風壓q=180 Pa等參數(shù)，提供全套運行機構。

3 結束語

三峽二期工程泄洪壩段壩頂門機軌道預制梁，采用該設備吊裝平穩(wěn)、安全，各項指標都滿足了設計要求。該設備按期投入生產(chǎn)后，徹底解決了65 t大梁吊裝的難題，且使用情況良好，保證了三峽二期工程壩頂門機順利安裝。

[1]張質(zhì)文.起重機設計手冊[M].北京:中國鐵道出版社，1998.

[2]范欽珊.材料力學[M].北京:高等教育出版社，2000.

[3]GB50009-2001，建筑結構荷載規(guī)范[S].

[4]GB50017-2003，鋼結構設計規(guī)范[S].

Design of the Special Crane for Lifting of Track Beam of the Gantry Crane on the Sanxia Spillway Dam Crest

YIN Hui-ling1，DONG Rui-hua2
（China Gezhouba Group Machinery&Ship Co.,Yichang Hubei443007,China）

This crane,as special lifting equipment of the Three Gorges Dam,is mainly used for hoisting the track beam of the gantry crane on dam crest.As the complexity of working conditions,equipment safety,reliability and accuracy of the positioning of lifting heavy objects are demanded extremely high.This paper briefly describes the main design parameters of the device.

the Three Gorges Project;crane;design

TH21

A

1672-545X（2011）09-0073-03

2011-06-13

尹會領（1981—），男，河南鄢陵人，助理工程師，主要從事水工機械方面的設計及制造工作;董瑞華（1982—），男，陜西岐山人，助理工程師，主要從事船舶制造工作。