大型履帶式桁架臂起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

郝建光

(太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西030024)

為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，太重推出了TZC2000型，最大起重量2 000 t的大型履帶起重機(jī)。該機(jī)型具有主、塔臂截面一致，起升、變幅配套件型號(hào)相同，通用性好、履帶底盤(pán)爬坡能力大，可原地轉(zhuǎn)彎、拆裝方便等特點(diǎn)，方便了現(xiàn)場(chǎng)操作，滿(mǎn)足了施工要求。

1 TZC2000履帶起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

表1列出了TZC2000履帶起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。

2 TZC2000履帶起重機(jī)的主要特點(diǎn)

TZC2000履帶起重機(jī)是目前單機(jī)中最大規(guī)格的機(jī)型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制最大件外形尺寸和最重件重量，配套件選型考慮互換性、通用性，以達(dá)到運(yùn)輸方便、備件規(guī)格少的目的。該機(jī)型具有以下特點(diǎn)：

(1)履帶底盤(pán)采用四輪驅(qū)動(dòng)，具有爬坡能力好、能滿(mǎn)足單邊原地轉(zhuǎn)彎及坡度大的使用要求。履帶架采用兩段組合、銷(xiāo)軸連接形式，連接銷(xiāo)軸配有穿銷(xiāo)裝置，最重件重量不超過(guò)68 t?；剞D(zhuǎn)支承上部設(shè)可拆分支承環(huán)，通過(guò)圓周上水平銷(xiāo)軸的拆裝實(shí)現(xiàn)上下車(chē)分離，并配有專(zhuān)用拆裝工具。

(2)轉(zhuǎn)臺(tái)采用前、后部轉(zhuǎn)臺(tái)拆分結(jié)構(gòu)，銷(xiāo)軸連接。人字架通過(guò)油缸頂升實(shí)現(xiàn)立起，油缸收回、拉板折疊時(shí)躺倒，可與后部轉(zhuǎn)臺(tái)、主變幅機(jī)構(gòu)一起整體發(fā)運(yùn)，是全車(chē)最大尺寸的運(yùn)輸件，尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為16 m×3.5 m×3.34 m，轉(zhuǎn)臺(tái)部分最重件重量在50 t以?xún)?nèi)。

表1 TZC2000履帶起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of TZC2000 track crane

(3)配有2 000 t、1 000 t、500 t、250 t、100 t共5種規(guī)格的吊具，前三種通過(guò)拆組方式，滑輪組實(shí)現(xiàn)共用，第二種吊具則完全由第一組吊具的部件拆裝組合而成，達(dá)到五種規(guī)格吊具所需零部件最少、成本最低的目的。

(4)主臂、塔臂采用相同截面，輕型臂不需要設(shè)置專(zhuān)用的過(guò)度節(jié)。主、塔臂采用同一臂頭，塔臂滑輪組用主臂的一半。達(dá)到臂架焊裝胎具規(guī)格少，方便組織生產(chǎn)的目的。

(5)超起配重采用油缸變幅，通過(guò)加裝桁架節(jié)實(shí)現(xiàn)超起配重幅度在(19～25)m和(24～30)m兩種幅度范圍變幅的要求。超起桅桿也相應(yīng)設(shè)有兩段滑槽，確保防后傾油缸工作范圍與之對(duì)應(yīng)。

(6)起升、變幅共6個(gè)機(jī)構(gòu)采用的馬達(dá)減速器型號(hào)相同，每個(gè)機(jī)構(gòu)由兩套馬達(dá)減速器驅(qū)動(dòng)。

(7)采用外掛動(dòng)力單元，雙發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、兩套泵單元合流形式，能實(shí)現(xiàn)單發(fā)動(dòng)機(jī)半速工作。

(8)整車(chē)所有部件最大寬度均不超過(guò)3.5 m，方便了運(yùn)輸?shù)慕M織，使產(chǎn)品的外形尺寸符合國(guó)際慣例，采用了現(xiàn)有國(guó)外相近機(jī)型的自拆裝技術(shù)。

3 最大件外形尺寸和最重件重量確定需要考慮的問(wèn)題

3.1 不同規(guī)格起重機(jī)控制尺寸的區(qū)別和運(yùn)輸限制

回轉(zhuǎn)支承性能、結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度和整機(jī)穩(wěn)定性決定了整機(jī)的起重能力，設(shè)備外形尺寸的控制，回轉(zhuǎn)支承的外徑和高度尺寸是最重要的因素。太重起重量750 t以下機(jī)型(含750 t)，寬度均控制在3 m以下，起重量1 350 t和2 000 t兩款機(jī)型最大件寬度控制在3.5 m以下，將最大件的運(yùn)輸尺寸和運(yùn)輸重量均控制在國(guó)家規(guī)定的一級(jí)超限范圍內(nèi)，與國(guó)際一流廠(chǎng)家要求接軌，達(dá)到運(yùn)輸方便、成本低的目的。

重量和外形尺寸越大，受運(yùn)輸限制的因素就越多，這是設(shè)計(jì)時(shí)限制最大件重量和外形尺寸的主要原因。

3.2 臂架截面確定需要考慮的問(wèn)題

為了方便運(yùn)輸，主臂、塔臂、固定副臂、超起臂架采用不同的截面尺寸，運(yùn)輸時(shí)塔臂標(biāo)準(zhǔn)臂節(jié)放入主臂標(biāo)準(zhǔn)臂節(jié)中，固定副臂放入塔臂臂節(jié)中實(shí)現(xiàn)套裝運(yùn)輸是履帶起重機(jī)常用的方法之一。

由于主臂和塔臂的尺寸都已經(jīng)到了3.5 m寬度極限，再選用主臂、塔臂不同截面會(huì)導(dǎo)致塔臂弦桿壁厚太大，影響大幅度時(shí)的起重能力。主、塔臂截面相同，弦桿直徑相同時(shí)，截面慣性矩大，對(duì)起重能力有利，缺點(diǎn)是運(yùn)輸成本會(huì)相應(yīng)增加。TZC2000為了確保起重能力，在臂節(jié)寬度3.5 m前提下，采用增加截面高度和弦桿壁厚的方法，臂架最大高度為3.34 m。

3.3 更大規(guī)格起重機(jī)的臂架截面尺寸如何取

到目前為止，更大規(guī)格的履帶起重機(jī)是蘭普生的LTL2600和德馬格的CC8800-1TWIN兩種機(jī)型，均用在國(guó)內(nèi)AP1000核電機(jī)組的安裝與起吊。

兩種機(jī)型起吊物品相同，但結(jié)構(gòu)形式不同。前者臂節(jié)的尺寸為12.2 m×5.2 m×5.2 m。為了滿(mǎn)足運(yùn)輸要求，臂節(jié)中的桿件都是可拆的，拆卸后臂節(jié)桿件的最大尺寸為12.19 m×1.21 m×1.21 m。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但組裝費(fèi)時(shí)，桿件連接有間隙，直線(xiàn)度誤差大；后者采用兩套臂架，通過(guò)剛性臂節(jié)連為一體，臂架最大件寬度尺寸仍然控制在3.5 m范圍內(nèi)，組裝和運(yùn)輸都比較方便。國(guó)內(nèi)一個(gè)核電站通常有6個(gè)核島，一個(gè)核島建設(shè)期大致兩年。用在這樣的場(chǎng)所前者的結(jié)構(gòu)不足影響不大，如果使用場(chǎng)所經(jīng)常變更，后者的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。以上兩種機(jī)型為更大規(guī)格機(jī)型的開(kāi)發(fā)提供了思路。

4 上下車(chē)拆分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

采用可分式回轉(zhuǎn)支承還是采用常規(guī)回轉(zhuǎn)支承將拆分環(huán)設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)件和轉(zhuǎn)臺(tái)一起加工，取決于制造成本和回轉(zhuǎn)支承廠(chǎng)的設(shè)備和吊裝能力。采用常規(guī)回轉(zhuǎn)支承的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素少，外購(gòu)回轉(zhuǎn)支承的成本低。TZC2000就是采用的這種結(jié)構(gòu)，拆裝用工裝和輔具與公司TZC660產(chǎn)品通用，通過(guò)小型發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵站提供動(dòng)力。上述拆裝工裝在臂節(jié)穿銷(xiāo)和下車(chē)組裝中通用。

5 液壓控制系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)采用電比例控制，起升、變幅、行走機(jī)構(gòu)為開(kāi)式系統(tǒng)，通過(guò)多路換向閥實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)馬達(dá)的控制。通過(guò)平衡閥保證系統(tǒng)的安全，平衡閥及系統(tǒng)液壓元件的可靠性至關(guān)重要?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用閉式系統(tǒng)，同類(lèi)系統(tǒng)在公司產(chǎn)品中被廣泛使用，安全可靠。元件均采用國(guó)際一流廠(chǎng)家產(chǎn)品以保證設(shè)備的可靠性。

6 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)采用可編程微控制器， CAN總線(xiàn)通訊技術(shù)，將系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)通過(guò)微控制器處理后輸出以控制液壓系統(tǒng)的比例電磁閥、開(kāi)關(guān)電磁閥及顯示、指示裝置，執(zhí)行相應(yīng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。人機(jī)界面可以顯示系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及故障信息，操作者可通過(guò)顯示屏查看起重機(jī)的各項(xiàng)工作參數(shù)，可通過(guò)按鍵輸入設(shè)定參數(shù)。控制系統(tǒng)完成整車(chē)動(dòng)作控制并接收力限器系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警

限位等信號(hào)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作保護(hù)控制，停止相應(yīng)的危險(xiǎn)動(dòng)作并通過(guò)CAN總線(xiàn)將各類(lèi)信息發(fā)送至顯示器供操作人員進(jìn)行判斷和選擇。力矩限制器是保護(hù)起重機(jī)在正常工作范圍內(nèi)工作的極限保護(hù)裝置。配有整車(chē)遙控系統(tǒng)，能讓操作人員在安全工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)整車(chē)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作及輔助拆裝。卷?yè)P(yáng)配有監(jiān)控?cái)z像頭，方便操作者操作和觀察。通過(guò)GPS和GPRS能實(shí)現(xiàn)位置定位和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，并可接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的命令對(duì)車(chē)載設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)操作。