船廠分段翻身吊鉤橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究

封翔

摘要：隨著科技不斷進(jìn)步， 起重設(shè)備電氣化、機(jī)械化水平不斷提高，起重機(jī)自動化技術(shù)應(yīng)用水平顯著提高，設(shè)備工作穩(wěn)定性和效率明顯改善。這是當(dāng)前起重機(jī)設(shè)備生產(chǎn)和應(yīng)用主要發(fā)展方向。在我國造船領(lǐng)域，經(jīng)常會用到分段翻身的吊鉤橋式起重機(jī)和門式起重機(jī)設(shè)備，這種起重機(jī)具有十分復(fù)雜的力學(xué)結(jié)構(gòu)，可以滿足造船工業(yè)特殊的起重要求，是造船工業(yè)中不可或缺的輔助設(shè)備。本文將對分段翻身橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：吊鉤橋式起重機(jī)；結(jié)構(gòu)；特點(diǎn)

起重機(jī)是一種常用的機(jī)械設(shè)備，其可以滿足橫向和縱向移動重物需要。起重機(jī)采用循環(huán)作業(yè)模式，通常來說，一個完整的工作流程主要包括取物、起升、平移、下降、卸載等，每個環(huán)節(jié)都關(guān)系到整個作業(yè)是否成功。起重機(jī)基本操作模式有起動、制動、正向和反向操作等幾種。橋式起重機(jī)是一種高技術(shù)含量起重機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣化，在各行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。這幾年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，橋式起重機(jī)在我國船舶工業(yè)得到大面積推廣。吊鉤橋式起重機(jī)主要有以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)完整、自重較輕、胎壓較小、功耗偏低；機(jī)械占地面積小、應(yīng)用范圍廣；采用模塊化功能設(shè)計(jì)、綜合性能好、保養(yǎng)成本低；生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)、操作精度高、組裝便捷；人機(jī)統(tǒng)一程度高、功能多樣化、性能穩(wěn)定可靠；設(shè)備采購成本低，投入-產(chǎn)出比高。從上述分析可以看出，橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)和使用都符合低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)理念，具有巨大的市場發(fā)展空間。

1.起重機(jī)的總體概況

起重機(jī)主要由以下幾部分組成：動力系統(tǒng)、力學(xué)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及金屬結(jié)構(gòu)等。起重機(jī)主要有以下幾個突出特點(diǎn)：首先，起重機(jī)力學(xué)功能強(qiáng)大，能夠滿足大重量、大體積物體搬移需要；其次，起重機(jī)起吊、搬移重物方式十分多樣化，可以滿足不同生產(chǎn)用途。再次，起重機(jī)對工作空間要求較高。第四，起重機(jī)對輔助工具要求較高，例如運(yùn)行軌道、拆裝設(shè)備以及包裝設(shè)施等， 并對現(xiàn)場安全管理要求較高。第五，起重機(jī)大多數(shù)工作部件暴露在外，與操作人員直接接觸，潛藏著巨大安全風(fēng)險。最后，起重機(jī)操作環(huán)境十分復(fù)雜。還有，起重機(jī)作業(yè)需要人機(jī)相結(jié)合，相互保持密切合作。

當(dāng)前，起重機(jī)主要朝著以下幾個方向發(fā)展：首先，大型化、快速化、多功能化以及高效化，應(yīng)用范圍更加廣闊。其次，高穩(wěn)定性和安全性。起重機(jī)不僅具有良好的功能穩(wěn)定性，還有較高的安全應(yīng)用水平； 最后，信息化、自動化水平不斷提高，起重機(jī)對人工操作水平不斷降低，智能化水平快速提高。還有，模塊化組裝和應(yīng)用，可以根據(jù)不同需要靈活組裝起重機(jī)。

分段翻身吊鉤橋式起重機(jī)采用雙小車、雙梁軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上下小車可以相互運(yùn)動、互不受影響和干涉。分段翻身起重機(jī)在對船身進(jìn)行翻轉(zhuǎn)過程中，上下小車同時啟動，將船身抬升到一定高度后，在利用上下小車不同作用力實(shí)現(xiàn)對船身的翻轉(zhuǎn)。這類分段翻身起重機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，主要由上下小車、操作系統(tǒng)、動力系統(tǒng)以及橋架等組成。

2.上小車

通常上小車由兩部一樣的起升機(jī)組合而成，每部起升機(jī)構(gòu)都自帶加速器、緩沖器、滑輪系統(tǒng)以及液壓器等。每套起升機(jī)構(gòu)起吊負(fù)荷相同，為保證下小車不受起重重量影響，在起重機(jī)外部兩側(cè)增加了2根主梁，起重機(jī)的2個吊鉤可以靈活搭配使用，通過與下小車搭配可以實(shí)現(xiàn)對重物翻轉(zhuǎn)。為保證2個吊鉤同時運(yùn)動，每個起升卷筒都加裝了信息控制器，通過中央操作臺發(fā)出指令可以實(shí)現(xiàn)兩個吊鉤同時運(yùn)行，以避免下小車與上小車互不干擾，并為下小車運(yùn)行提供足夠的運(yùn)動空間，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與小門式起重機(jī)相似。上小車的小車運(yùn)行通過一部三合一體化減速器控制，可以大大節(jié)省下小車運(yùn)行空間。為了避免小車在作業(yè)過程中發(fā)生側(cè)翻，需要對上小車門架加裝安全防護(hù)鉤。

3.下小車

下小車通常只配置一套起升系統(tǒng)，起升系統(tǒng)主要由動力系統(tǒng)、力學(xué)結(jié)構(gòu)、操縱系統(tǒng)、緩沖器、滑輪系統(tǒng)以及制動系統(tǒng)組成。大多數(shù)下小車采用三合一減速器作為動力系統(tǒng)，有時候也會使用電動機(jī)、制動器減速器作為動力系統(tǒng)。

4.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)

這種起重機(jī)具有比較特殊的結(jié)構(gòu)，因此其占地空間較大，為了保證能夠在復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下運(yùn)行使用，一般會采用二級車輪平衡結(jié)構(gòu)，起重機(jī)會安裝四個車輪組，車輪型號和數(shù)量也可以根據(jù)起吊重量靈活調(diào)整。起重機(jī)動力系統(tǒng)采用四角驅(qū)動模式，每個驅(qū)動系統(tǒng)都由三合一減速器車輪組及緩沖器組成，以保證起重機(jī)具有良好的動力。

5.橋架布置

橋架一般使用2梁4軌形式，主梁上的腹板要加裝上下小車滑動軌道，主梁外側(cè)腹板上的軌道供上小車運(yùn)動使用，主梁內(nèi)側(cè)腹板上的軌道供下小車運(yùn)動使用，兩套軌道互不受影響。上下小車電力系統(tǒng)安裝在其對應(yīng)運(yùn)動的主梁上。為保證大車有正常的運(yùn)行條件，可以在大車四至安裝一個檢修臺。其中跨度如果不超過33米，可以將控制室設(shè)置在起重機(jī)頂部，如果其中跨度超過33米，以保證操作人員有良好的視野，操作室可以與上小車同步運(yùn)動，通過采用剛性連接實(shí)現(xiàn)二者同步運(yùn)動，一般操作室懸掛在主梁外側(cè)，對上小車工作不會有影響。

6.電氣部分

這種起重機(jī)工作負(fù)荷較大，對電氣系統(tǒng)提出了更高的要求，通常以進(jìn)口產(chǎn)品居多。起重機(jī)控制系統(tǒng)主要以西門子和通用公司生產(chǎn)的大中型PCL為主。在“翻段”作業(yè)中，要實(shí)現(xiàn)上小車和下小車同步運(yùn)動，在運(yùn)動過程中，上下小車要實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。另外2個起升機(jī)也要保持同步作業(yè)。這對起重機(jī)控制系統(tǒng)提出了較高的精度要求，通常采用絕對值編碼器“三維定位”要對兩個副起升工作符合進(jìn)行預(yù)估，保證起重重量不超過其最大負(fù)荷。

7.注意事項(xiàng)

分段翻身橋式起重機(jī)在船舶領(lǐng)域主要是對大型船舶構(gòu)建進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，工作強(qiáng)調(diào)級別為A5，吊載重物時運(yùn)行速度較慢，為保證工作效率必須要提升上下小車運(yùn)行速度：吊載時滿速，空載時高速。在設(shè)置起重機(jī)的跨度參數(shù)時，要根據(jù)上下小車最大負(fù)荷來確定，同時為翻轉(zhuǎn)作業(yè)預(yù)留充足的工作空間。

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