大載荷組合多功能龍門吊設(shè)計(jì)與實(shí)施

吳 旻，李 陽

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

大載荷組合多功能龍門吊設(shè)計(jì)與實(shí)施

吳 旻，李 陽

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

文中介紹了某型雷達(dá)在場地受限制無法使用現(xiàn)代化起重機(jī)械吊裝的情況下,采用的簡易大載荷組合多功能龍門吊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、虛擬裝配、驗(yàn)證和實(shí)施。該龍門吊吊裝載荷大且具有多種吊裝模式，結(jié)構(gòu)簡單，易于拼裝和拆卸，解決了在特定條件下進(jìn)行大型雷達(dá)天線陣面吊裝和拼裝的難題，可供類似情況下的吊裝工程借鑒。

大載荷；龍門吊；三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；虛擬裝配

引 言

某型雷達(dá)產(chǎn)品天線陣面(含承載平臺)的外形尺寸為6.5 m × 8.5 m × 7 m，最大分塊重約5.5 t，吊裝高度為3 m。因該雷達(dá)位于高山上，所有裝備均需采用直升機(jī)分塊運(yùn)輸，陣地空間狹小，無法使用大型起重設(shè)備，因此借鑒一些仿龍門吊的設(shè)計(jì)思路[1-2]，設(shè)計(jì)制作一個符合現(xiàn)場實(shí)際情況的可將承載平臺和天線陣面平移、吊裝到相應(yīng)位置并配合完成拼裝的大載荷組合多功能龍門吊就顯得尤為重要。

1 組合龍門吊的總設(shè)計(jì)思路

因陣地和運(yùn)輸條件的限制，必須將雷達(dá)天線陣面分拆為天線陣面上塊、中塊和下塊3部分(其中陣面中塊是附帶高頻箱體的大載荷構(gòu)件)，然后運(yùn)到陣地進(jìn)行拼裝、恢復(fù)。拼裝時先將中塊與天線承載平臺對接，再依次將上塊和下塊與中塊連接起來。根據(jù)天線拼裝的任務(wù)需求、陣地條件和運(yùn)輸條件，該組合龍門吊總的設(shè)計(jì)思路如下：

1)龍門吊應(yīng)具有多種吊裝形式，以滿足天線拼裝時不同狀態(tài)下的吊裝需求；

2)龍門吊應(yīng)具有大載荷吊裝能力，其最大起吊重量不低于6 t，吊裝高度不小于3 m；

3)龍門吊應(yīng)具有自由平移和鎖定功能，以滿足天線拼裝時的位置調(diào)整需求；

4)龍門吊為分塊運(yùn)輸、陣地拼裝的組合式結(jié)構(gòu)，應(yīng)控制每個分塊的體積和重量，以利于運(yùn)輸和在陣地的人力搬運(yùn)和拼裝。

2 龍門吊的設(shè)計(jì)方案

組合龍門吊由2個獨(dú)立的龍門吊和連接桿以及手動葫蘆等附件組成。通過連接桿將2個獨(dú)立的龍門吊連接成組合龍門吊，共同吊起、移動和提升物體；每個龍門吊也可獨(dú)立進(jìn)行吊裝，并可在龍門吊頂部橫梁上安裝吊裝副桿，在副桿上進(jìn)行吊裝(需拉牽引繩，防止傾翻)；還可在龍門吊的腳部安裝行走輪，一端為轉(zhuǎn)向輪，一端為固定輪，用于轉(zhuǎn)向和移動。

單個龍門吊也為可拆卸的結(jié)構(gòu)，由底部三角支撐架(帶行走輪)、上立桿(安裝拉繩支耳，支耳孔滿足5 t卸扣的要求)、橫梁(安裝5個葫蘆安裝支耳)、斜支撐、側(cè)支撐架(帶行走輪)、副吊桿等組成。在龍門吊橫梁上可安裝2個手拉葫蘆(起吊載荷3 t，拉鏈長度4 m)，如圖1所示。

圖1 單個龍門吊組成示意圖

在單個龍門吊橫梁兩端或中間分別安裝手拉葫蘆進(jìn)行吊裝時，最大起吊重量分別為4 t和3 t，其最大提升高度為3 m (物體最高點(diǎn))，并可進(jìn)行前后及左右移動。副吊桿安裝在橫梁上，吊桿的吊點(diǎn)伸出長度不小于1.8 m，在吊點(diǎn)處安裝手拉葫蘆，最大起吊重量不小于1 t，最大提升高度為3 000 mm(物體最高點(diǎn))，此時配備拉牽引繩，以防止傾翻，如圖2所示。

圖2 單個龍門吊組成示意圖(加副吊桿)

將2個龍門吊中間用連接桿相連后即可組成組合龍門吊，根據(jù)組合形式不同可分為A、B、C 3種狀態(tài)。A狀態(tài)連接桿采用上連接桿A、下連接桿A，兩龍門吊間距為3.7 m；B狀態(tài)連接桿采用上連接桿B、下連接桿B，兩龍門吊間距為7.3 mm；C狀態(tài)2個龍門吊側(cè)向用副吊桿共同吊裝。A、B狀態(tài)(見圖3)起吊重量不小于6 t(間距1.26 m)，起吊高度不小于3 m，同時可進(jìn)行前后及左右移動行走；C狀態(tài)(見圖4)起吊重量不小于1.8 t，最大提升高度不小于3 m (物體最高點(diǎn))，此時兩側(cè)配備拉牽引繩，以防止傾翻。

圖4 組合龍門吊組成示意圖(C狀態(tài))

3 龍門吊的仿真驗(yàn)算

利用Workbench軟件對單個龍門吊進(jìn)行受力分析，以保證產(chǎn)品的可靠性。在A、B狀態(tài)下的最大載荷是6 t的高頻箱體和中塊天線，C狀態(tài)下的最大載荷是1 t的天線邊塊。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，考慮到組合龍門吊的受力是均勻?qū)ΨQ的，所以只需要分析單個龍門吊的受力狀況。分析過程如圖5～圖9所示，得出的結(jié)論最好是整個單個龍門吊的系統(tǒng)可以承受3種狀態(tài)下的載荷。

圖5 網(wǎng)格劃分

圖6 A、B兩種狀態(tài)下吊裝的受力情況應(yīng)力分析

圖7 A、B兩種狀態(tài)下吊裝的受力情況應(yīng)變分析

圖8 C狀態(tài)下吊裝的受力情況應(yīng)力分析

圖9 C狀態(tài)下吊裝的受力情況應(yīng)變分析

4 龍門吊的驗(yàn)證實(shí)施過程

為檢驗(yàn)龍門吊的各項(xiàng)工作性能和技術(shù)參數(shù)，在使用前對制作完成的龍門吊進(jìn)行了拼裝驗(yàn)證和試運(yùn)行。試運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)按照《起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序》(GB 5905—86)[3]執(zhí)行，靜載試驗(yàn)的試驗(yàn)載荷取起升機(jī)構(gòu)上載荷的1.25 倍，動載試驗(yàn)的試驗(yàn)載荷取起升機(jī)構(gòu)上載荷的1.1倍。起升機(jī)構(gòu)上的載荷包括有效載荷、吊鉤組及索具的重量。制作完成的龍門吊如圖 10所示。

圖10 制作完成的龍門吊

5 結(jié)束語

該龍門吊于2011年投入使用，完成了某雷達(dá)天線陣面的吊裝和拼裝，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝和移動方便，可操作性強(qiáng)等經(jīng)濟(jì)適用價值。其應(yīng)用對于因場地限制，大型現(xiàn)代化吊裝設(shè)備不能使用的大型地面雷達(dá)的架設(shè)具有一定的借鑒意義。

[1] 羅曉斌.一種仿龍門吊安裝支架的設(shè)計(jì)[J]. 有色冶金設(shè)計(jì)與研究, 2012(10): 37-39.

[2] 石偉生. 自行式龍門吊的工地制造與拼裝[J]. 公路與汽運(yùn), 2004(6):91-93.

[3] 中國起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院. GB 5905—1986 起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1986.

吳 旻(1985-)，女，工程師,主要從事雷達(dá)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)工作。

Design and Implementation of Combined Large Load Multi-functional Gantry Crane

WU Min，LI Yang

(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039,China)

This paper describes the structure design, virtual assembly, validation and implementation of the combined large load multi-functional gantry crane used by a radar when the modern lifting machinery can not be used for site limitation. The gantry crane lifting load is large. It has several lifting modes, simple structure and is easy to assemble and disassemble. It has solved the problems of lifting and assembly of large radar antenna array in special conditions. It can be used as a reference for lifting under similar circumstances.

large load; gantry crane; three-dimensional design; virtual assembly

2013-02-25

TH213.5

A

1008-5300(2013)04-0043-03