門式起重機(jī)專用吊具的設(shè)計(jì)

黃永明

摘 要：本文主要介紹了根據(jù)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一種專用吊裝工具，其中對(duì)吊具的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行了說明，并對(duì)吊具的強(qiáng)度進(jìn)行了效核，此吊具成功的運(yùn)用到了實(shí)際的吊裝過程中。

關(guān)鍵詞：專用吊具;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)分析

引言

隨著采礦工藝的創(chuàng)新，大型設(shè)備加大投入，設(shè)備使用配件的更新，由其是大型卡車箱斗的更換、翻轉(zhuǎn)作業(yè)加劇，以前的吊裝工藝不滿足現(xiàn)在的5類型箱斗吊裝需求，其中4類型箱斗需要3臺(tái)吊車聯(lián)合進(jìn)行翻轉(zhuǎn)作業(yè)，對(duì)吊車的標(biāo)準(zhǔn)要求高，其中一臺(tái)吊車作業(yè)時(shí)接近臨界點(diǎn)，作業(yè)危險(xiǎn)因素很大，因此需要改變新的吊裝作業(yè)工藝，購進(jìn)了MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)，在使用過程中，該門式起重機(jī)原有的翻轉(zhuǎn)箱斗工藝不適用于露天開采的大型卡車箱斗翻轉(zhuǎn)作業(yè)，根據(jù)作業(yè)需求，設(shè)計(jì)了一種適用于門式起重機(jī)的專用吊具，大型設(shè)備的起吊通常使用專用吊具，由于設(shè)備的重量極大，作業(yè)時(shí)的安全性要求很高，因此吊具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)和力學(xué)性能的優(yōu)化便成為關(guān)鍵。根據(jù)分析所得的應(yīng)力分布和形態(tài)情況，設(shè)計(jì)專用吊具的結(jié)構(gòu)尺寸，最終實(shí)現(xiàn)了專用吊具滿足現(xiàn)場(chǎng)檢修的各項(xiàng)性能的優(yōu)化并在實(shí)際作業(yè)時(shí)滿足各項(xiàng)工作要求。

一、門式起重機(jī)的主要用途

MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)是一種起重量大、起升高度大的門式起重機(jī)械。專用于大型結(jié)構(gòu)件的吊裝和吊斗鏟鏟斗、卡車箱斗翻轉(zhuǎn)作業(yè)。

起重機(jī)的主梁上共有兩臺(tái)小車，上小車額定起重量為2×75T，下小車主起升的額定起重量為150T。

當(dāng)上下小車合作時(shí)可在跨中任何位置將150T的卡車箱斗進(jìn)行空中翻轉(zhuǎn)，上下小車可共抬吊150T。

MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)具有升降、吊運(yùn)、空中翻轉(zhuǎn)等功能。對(duì)于卡車箱斗的翻轉(zhuǎn)、合攏作業(yè)等特點(diǎn)尤為突出。通過兩臺(tái)小車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)作業(yè)，首先是通過升降調(diào)整，使整個(gè)箱斗重量都由上小車來承受。卸了荷載的下小車由上小車的下面穿過去并重新栓掛在箱斗的另一側(cè)，這時(shí)通過上小車吊具的下降和上下小車的平行移動(dòng)，從而完成箱斗的180°翻轉(zhuǎn)作業(yè)。

MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)正常工作的氣候條件：環(huán)境溫度最高氣溫達(dá)±39.4℃，年平均溫度5.3～7.6℃;環(huán)境溫度最低氣溫-34℃;年降水量為231～459.5mm，年蒸發(fā)量為1824.7～2896.1mm，完全符合本單位的露天檢修氣候條件。

MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)翻轉(zhuǎn)起重能力150T、抬吊起重能力150T、跨度30m、基距11m;上小車：起重能力2×75T（兩吊鉤間的吊重差≤22.5T）、起升高度18m、起升速度0—0.28m/min、運(yùn)行速度0—20m/min;下小車：起重能力2×75T（兩吊鉤間的吊重差≤22.5T）、起升高度18m、起升速度0—0.27m/min、運(yùn)行速度0—20m/min;起重機(jī)大車運(yùn)行速度0—32m/min，符合檢修場(chǎng)地的檢修技術(shù)要求。

二、箱斗結(jié)構(gòu)分析

箱斗一般重量在40T—55T之間，箱斗共有4個(gè)吊裝孔，箱斗側(cè)面各有2個(gè)吊裝孔，但是2個(gè)吊裝孔所對(duì)應(yīng)的重量不一樣，一個(gè)40T左右，一個(gè)15T左右，以超出門式起重機(jī)兩鉤之間的吊量差≤22.5T的標(biāo)準(zhǔn)。

吊斗鏟鏟斗寬度小于上小車兩鉤寬度，起吊后，吊索具角度偏大，依據(jù)受力分析，所使用吊索具要求成比例提高，同時(shí)也增加安全隱患，通過此次所設(shè)計(jì)專用吊具的轉(zhuǎn)銷孔的選擇，可以更好的解決此類問題。

門式起重機(jī)專用吊具的應(yīng)用，有效的解決了難題，從而更安全、高效的完成翻轉(zhuǎn)箱斗等需要2吊鉤或者3吊鉤完成的作業(yè)任務(wù)。

三、專用吊具的設(shè)計(jì)

吊具是指用于連接被吊物體及起重設(shè)備并滿足起吊要求的剛性器件，一般需要滿足以下條件：有足夠的剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，在靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)及使用性能試驗(yàn)中，撓度在規(guī)定限度內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)中不產(chǎn)生塑性變形及裂紋等破壞現(xiàn)象。

對(duì)于長(zhǎng)大型設(shè)備物件的起吊，必須具有針對(duì)性制作專用的吊具，如何安全高效零變形零損傷的吊運(yùn)一直是其關(guān)鍵問題所在，設(shè)計(jì)了一種裝卸方便的梁式吊具，完成大型卡車箱斗翻轉(zhuǎn)、電鏟鏟斗吊裝及翻轉(zhuǎn)、吊斗鏟鏟斗的組裝及翻轉(zhuǎn)整體跨吊裝;

針對(duì)大型卡車箱斗翻轉(zhuǎn)作業(yè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專用吊裝吊具，并對(duì)吊具的強(qiáng)度進(jìn)行了效核。

吊具主梁的材質(zhì)主要是Q345B鋼板，也就是16Mn板，也有高強(qiáng)度的Q460鋼板，更好一些的可以采用船用板。

吊具采用全焊接、封閉式的鋼結(jié)構(gòu)，吊具的鋼結(jié)構(gòu)呈全封閉式。它由主框架和銷軸構(gòu)成，吊具大部分結(jié)構(gòu)在可旋轉(zhuǎn)的胎架上拼裝焊接，這就使傳統(tǒng)工藝中的立、仰焊縫大大減少，而且大部分可用自動(dòng)焊，使焊接質(zhì)量得到保證，由于結(jié)構(gòu)件能被固定在工裝胎架上焊接成形，所以焊后無需校正就能保證加工要求。

吊具交付前在廠內(nèi)作150%靜載測(cè)試。所有用于承載的吊耳在廠內(nèi)進(jìn)行安全測(cè)試。吊具的每一個(gè)轉(zhuǎn)銷分別按吊鉤標(biāo)準(zhǔn)作安全測(cè)試。

主梁中間兩銷軸之間最大起吊量為150T，完全符合MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

四、吊具的組成

吊具由主體梁、銷軸、拉板組成。

主梁總長(zhǎng)14000m、寬800mm、高900mm，由22個(gè)吊點(diǎn)調(diào)節(jié)孔組成，主梁中心線左右各有11個(gè)吊點(diǎn)調(diào)節(jié)孔，每孔間距500mm，銷孔直徑260mm，箱體中心線左右兩孔間距3400mm。

五、吊具結(jié)構(gòu)示意圖

1、外半卡環(huán);2、內(nèi)卡環(huán);3、上軸;4、吊耳;5、中軸;6、下軸;7、梁體;

1、端板;2、內(nèi)支板1;3、上連板;4、下貼板;5、內(nèi)支板2;

6、內(nèi)支板3;7、內(nèi)支板4;8、內(nèi)立板;9、內(nèi)外貼板;10、上蓋板;

11、側(cè)板;12、下連板;13、下立板;14、下支板1;15、下支板2;

16、下支板5;17、下支板6;

六、吊具的計(jì)算

專用吊具的計(jì)算主要是指對(duì)主梁的強(qiáng)度進(jìn)行校核。

1#主梁強(qiáng)度條件為：

其中

主梁受力分析：

由于主梁的饒性，兩個(gè)專用吊具的形態(tài)不一樣，各銷孔承受的載荷不相同，1#主梁（雙鉤抬吊）中心線最近左右兩銷孔合力起吊能力最小，2#主梁（單鉤起吊）中心線最近左右兩銷孔合力起吊能力最大，設(shè)計(jì)吊裝能力為150T，通過靜態(tài)載荷與動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)均達(dá)到150T承受能力，強(qiáng)度、剛度和饒度符合設(shè)計(jì)吊裝要求。1#主梁中心線最遠(yuǎn)左右兩銷孔（箱體兩端銷孔）;2#主梁中心線最遠(yuǎn)左右兩銷孔（箱體兩端銷孔），起吊能力為最大起吊能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于150T吊裝要求，通過兩個(gè)專用吊具的合理搭配，在現(xiàn)有的所有作業(yè)任務(wù)都能安全高效的完成。

七、吊具的性能

㈠、優(yōu)點(diǎn)：

6.1.1、承載能力高。

6.1.2、安全性好，破斷延伸率≥20%。

6.1.3、通用性、互換性強(qiáng)。

6.1.4、易于存放。

6.1.5 、使用壽命長(zhǎng)。

6.1.6 、使用溫度范圍大。

6.1.7、易于檢測(cè)，方便快捷。

㈡、缺點(diǎn)：

6.2.1、價(jià)格較吊帶、鋼絲繩、起重鐵鏈偏高。

6.2.2 、自重偏大。

㈢、安全防護(hù)：

6.3.1、吊具起吊時(shí)，決不應(yīng)超過極限起重量。

6.3.2、當(dāng)工作時(shí)不準(zhǔn)靠近吊具。

6.3.3、當(dāng)大小車運(yùn)行、門式起重機(jī)行走、轉(zhuǎn)銷和導(dǎo)板被操作時(shí)不準(zhǔn)靠近運(yùn)動(dòng)部件。

6.3.4、當(dāng)通電時(shí)不要連接和拆開電氣接頭。

6.3.5、不要隨便擰動(dòng)油泵壓力和流量的調(diào)節(jié)裝置，正確調(diào)整方法。

6.3.6、吊具使用時(shí)，僅限于它的設(shè)計(jì)使用功能。

6.3.7、維護(hù)所有的電氣和液壓元件。

6.3.8、不要站在懸著的吊具下面。

6.3.9、每次作業(yè)后，檢查吊具結(jié)構(gòu)有無損傷，緊固件有無松動(dòng)。如有，必須及時(shí)處理。

八、結(jié)論

為解決吊裝重物在轉(zhuǎn)運(yùn)、翻轉(zhuǎn)過程中時(shí)可能出現(xiàn)塑性變形、門式起重機(jī)安全作業(yè)（防止傾倒）的問題，研發(fā)了一種由型鋼焊接拼裝而成的專用吊具用于門式起重機(jī)作業(yè)吊運(yùn)，并對(duì)吊具的結(jié)構(gòu)及尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過材料力學(xué)理論對(duì)極限荷載情況下的吊具和鋼板進(jìn)行了強(qiáng)度及剛度校核。該門式起重機(jī)專用吊具具有承載能力、剛度大等的優(yōu)點(diǎn)，在工程實(shí)施中使用效果良好，吊運(yùn)的卡車箱斗、吊斗鏟鏟斗均在允許范圍內(nèi)，提高了吊運(yùn)的機(jī)動(dòng)性。但是此款專用吊具只是適用于MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)，只有在MG150/（75+75）t—30m門式起重機(jī)上才能完全體現(xiàn)出此款專用吊具的所有性能，通過經(jīng)濟(jì)性、使用率和近兩年的現(xiàn)場(chǎng)使用情況，此次的專用吊具已經(jīng)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)合理、適用的專用吊具不但能夠滿足檢修的實(shí)際需用，提高檢修效率，而且對(duì)保障人生安全、設(shè)備安全起到至關(guān)重要，并為大型鋼板或大型設(shè)備的起吊控制積累了經(jīng)驗(yàn)。

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