36t集裝箱通用門式改32t專用起重機方案與實施

蔡 峰 上海鐵路局上海鐵路裝卸服務（集團）有限公司

1 改造方案

改造方案維持原有的小車結構形式，改造卷揚機構，配備四索點可旋轉式集裝箱吊架，門架結構根據(jù)主梁承受的載荷進行校驗計算，確定是否需要對主梁采取補強措施，大小車運行機構按改造后的工況對各零部件進行校驗，對不能滿足使用要求的零部件進行改造。司機操控方式僅需額外增加一套集裝箱吊架伸縮、旋轉控制裝置。

各機構改造方案內容如下：

1.1 卷揚機構

原機卷揚機構為單吊點閉式傳動。卷筒按螺旋繩槽、雙聯(lián)卷筒、單層纏繞設計。現(xiàn)改造為四吊點開式傳動。卷筒用兩件，仍按螺旋繩槽、雙聯(lián)卷筒、單層纏繞設計。原有電動機可以利用，新增中硬齒面減速器一臺，φ400制動器二臺，Φ700×L1350卷筒二套，24NAT6×19W+FC1670ZS317鋼絲繩四套。卷揚機構及小車架臺面布置示意見圖1,改造前后主要技術指標見表1。

圖1 小車臺面布置示意圖

表1 卷揚機構改造前后技術參數(shù)對照表

1.2 小車架

小車架重新設計制作，原因如下：

（1）原有小車為二中梁結構，小車主梁為工字型梁，兩根中梁位置位于小車架中心線左右1100mm位置。根據(jù)卷揚機構布置要求需改為四中梁，原卷揚機構改造為雙卷筒結構后，鋼絲繩槽位置與原小車架中梁位置重疊。

（2）卷揚機構改為四吊點開式傳動后，鋼絲繩固定點支座（4個）需焊接在小車架主梁上，原小車架主梁截面為工字梁，非箱型梁，工字型梁腹板單向受力，受力結構不合理。

（3）小車架臺面兩側需布置4套減搖裝置，寬度不夠，小車臺面需加寬。

（4）利用原小車架需要改造的內容有：①小車臺面板氣割后更換，并根據(jù)改造方案臺面布置要求重新開繩槽孔；②小車中梁氣割去除，重新焊接四道中梁；③小車架主梁工字型外口增加鋼板，加強為箱型結構梁。

綜上所述，由于對小車架氣割和焊接量大，對小車架主梁的熱影響大，因此原機小車架不宜用于本方案改造，方案設計為小車架重新設計制作。

1.3 門架結構

門架結構的改造校驗依據(jù)為主梁所承受的載荷。依據(jù)設計圖紙，根據(jù)“起重機設計規(guī)范”4.3載荷組合，計算方法可以是構建門式起重機有限元模型，通過有限元分析驗算門架結構的剛度和強度，也可以根據(jù)張質文等人撰寫的《起重機設計手冊》一文中橋架剛度計算章節(jié)按超靜定門架計算小車位于跨中及懸臂端時主梁的撓度。根據(jù)設計經(jīng)驗，對于大跨度、長懸臂的門式起重機，如果剛度計算能通過，強度計算就自然能通過，因此，計算橋架剛度時，可不進行強度校驗計算。

1.4 大小車運行機構

原機大車輪踏面直徑為φ800mm，小車輪踏面直徑為φ500mm，可以滿足32t載荷要求。電動機、減速箱按改造后的載荷進行校驗計算，校驗計算不能滿足使用要求時，可適當加大一個級別。

1.5 減搖裝置

減搖裝置的工作原理是在小車和吊具之間設置一組輔助減搖鋼絲繩 ,通過在4個對角線方向布置減搖鋼絲繩產(chǎn)生的斜拉力對吊具及載荷的阻尼作用,使擺動的懸掛物在盡可能短的時間停止擺動 ,便于司機對位。本方案選用力矩電機雙向柔性防搖。減搖裝置技術參數(shù)見表2。

表2 減搖裝置技術參數(shù)表

1.6 集裝箱吊架

本方案集裝箱吊架選用振華港機索具有限公司SR02型液壓伸縮旋轉式集裝箱吊具，可以同時滿足20ft、40ft集裝箱吊裝作業(yè)要求，且?guī)D功能。為盡量減輕起重機載荷，經(jīng)與生產(chǎn)廠家協(xié)商，采用特種鋼材制作時，該吊架最低重量可減少到8.5t。

2 改造實例

依據(jù)本方案對蘇州西站和北郊站2臺36t門吊實施集裝箱專用門吊改造。

蘇州西站36t門式起重機的原機主要技術參數(shù)是U型單鉤變頻起重機，吊鉤下起重量為36t，跨度為26m，懸臂長為11m，有效懸臂為8m，起升高度為11m。主梁截面：梁高 1750mm，梁寬 1200mm，上下蓋板10mm，小車主梁高840mm。主梁計算按小車23T+吊架8.5T+額定載荷32T=62.5T，跨中彈性下?lián)蠟?0.81mm≤許用下?lián)?6mm，懸臂彈性下?lián)蠟?9.72mm≥許用下?lián)?4mm，故懸臂須補強。懸臂補強方案按程文明等人在《20tU型門式起重機增噸改造方案與實施》一文中提出的方案組織實施。大小車運行機構經(jīng)校驗計算符合使用要求，未做變動。

北郊站40t門式起重機的原機主要技術參數(shù)為U型單鉤變頻起重機，吊鉤下起重量為40t，跨度為22.5m，懸臂長為10/9.6m，有效懸臂為7/6.6m，起升高度為11m。主梁截面：梁高1750mm，梁寬1200mm，上下蓋板12mm，小車主梁高700mm，主梁截面參數(shù)與蘇州36t門吊相同。由于北郊站40t門吊為移位安裝，跨度及懸臂分別變更為26m及11m，因此起重機主梁按程文明等人在《20tU型門式起重機增噸改造方案與實施》一文中提出的方案組織實施主梁補強。該項目實施時與科研院所合作，對補強后的門架結構用有限元分析方法進行校驗計算。門架結構有限元模型主要采用板殼單元，共有單元21303個，節(jié)點19505個。校驗結論為：按照《起重機設計規(guī)范GB3811-2008》及相關要求，補強后的32t—26m集裝箱門式起重機的門架結構的最大VonMises應力及變形均在許用范圍以內，門架結構的剛度、強度均滿足使用要求。大小車運行機構經(jīng)校驗計算符合使用要求，未做變動。

3 結束語

（1）原有36t門式起重機經(jīng)過改造完全可以滿足集裝箱專用門式起重機的要求，是一種投資少，充分利用原有設備的可行方法，具有很強的實用性。

（2）對鐵路貨場原有36t門式起重機的改造，應對每一臺起重機具體分析，視其狀況采用不同的補強改造方案。對狀況較差的應慎重，不宜改造的應予放棄。

（3）為保證改造后的設備能正常使用，改造方案、施工工藝均需考慮焊接對結構帶來的變形影響，如主梁的上翹度、旁彎等。