211160099_电磁塔式起重机安装及整机移位技术研究

电磁塔式起重机安装及整机移位技术研究
刘晓超1 陈 力2
1南通中远海运川崎船舶工程有限公司 南通 226000 2南通中远海运重工装备有限公司 南通 226000
摘 要：作为码头的卸船机械设备，电磁塔式起重机使用频繁，且安装质量要求较高。

依据实际生产规划，充分利用厂内设施，将建造分为安装和整机移位2部分，并通过多次研讨策划，使施工方案得以顺利实施，保证了建造质量和施工安全。

文中从总体方案、台车架定位、实际吊装、拉杆调节、水平轮装置调整和机房机构排装等方面详细介绍了电磁塔式起重机的安装施工过程，阐述分析了电磁塔式起重机位移的可行性及位移方案的具体实施，为同类起重机的安装施工积累了一定经验。

关键词：电磁塔式起重机；安装；整机移位；方案；设计
中图分类号：TH213.3 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2023）08-0081-06
Abstract: As the unloading equipment of the wharf, the electromagnetic tower crane is frequently used, and its installation quality requirements are strict. According to the actual production plan, the factory facilities are fully utilized, and the construction is divided into two parts: installation and whole machine shifting. Through discussions and planning, the construction scheme can be implemented smoothly, ensuring the construction quality and safety. The installation and construction process of electromagnetic tower crane are introduced in detail from the aspects of overall scheme, platform frame positioning, actual hoisting, tie rod adjustment, horizontal wheel device adjustment and machine room mechanism arrangement, and the feasibility of displacement of electromagnetic tower crane and the implementation of displacement scheme are analyzed, which can provide reference for the installation and construction of similar cranes.
Keywords:electromagnetic tower crane; installation; whole machine displacement; scheme; design
0 引言
由于生产的需要，某码头新置了1台电磁塔式起重机用于船舶与岸边之间钢板的吊运作业，并在拆除老旧起重机后将电磁塔式起重机移位至原老旧起重机的位置，以取代其施工作业。

由于移位路径存在一段圆弧轨道，故需定制移机方案以确保施工安全且节约成本。

本文以此为背景，对施工过程中涉及的起重机安装及移位进行详细介绍，总结出一套高效可行的施工方案[1]。

1 工程基本情况
如图1所示，电磁塔式起重机的结构主要由门架、上下转柱、臂架、转盘和拉杆等组成，旋转支承装置主要由安装在转盘下方的水平滚轮和下转柱下方的下支承轴承等组成。

该电磁塔式起重机为吊钩、电磁两用起重机，具有起升、牵引、旋转和运行等4大机构，吊钩和电磁铁的最大起重量分别为40 t、25 t，起吊幅度范围为10～29 m，电磁塔式起重机的起升高度为轨上、轨下10 m，能应对不同潮位下船板的吸吊。

2 电磁塔式起重机安装
2.1 总体方案
将电磁塔式起重机的4个台车架吊至轨道上，并焊接挡撑进行固定，依次吊装门架转盘、上转柱机房、臂架等3大部件。

安装调节拉杆，水平轮装置调整，机房机构排装，然后试车运行。

吊装前根据结构形式设计合理的吊耳，并在吊装时检查核对吊点，选择合适的吊索具和缆风绳，以确保安全可靠。

2.2 台车架定位
1）轨道划线测量
根据起重机的轨距、基距，在码头轨道上放线，准确划出起重机的十字中心线，再以此为基准划出每个车轮在轨道上的安装位置线，利用经纬仪测量车轮安装位置的轨道高差，并根据实际数据增加垫板。

2）台车架就位
吊装台车架并焊接临时挡撑。

测量台车架垂直度和车轮直线度，调整到符合相应要求后，每个台车架设2根缆风绳固定。

如图2a所示，台车架轨距D1、D2的公差要求为10 500±3 mm，基距L1、L2的公差要求为10 500±3 mm，鞍座对角线尺寸S1－S2≤6 mm。

如2图2b所示，车轮直线度公差要求为：同组车架车轮≤1 mm，不同车架相邻2个车轮≤2 mm，相邻车架3个车轮≤3 mm，不同车架3个以上车轮≤5 mm；鞍座法兰水平度公差要求为±1.5 mm。

2.3 结构件吊装
1）门架吊装
如图3所示，门架连同下转柱、转盘的总重为185 t，在转盘上设置4个吊点，单个吊耳设计为60 t。

吊装前在台车架鞍座法兰上划出门腿定位线，并焊接导向板用于辅助门腿吊装就位。

利用浮式起重机的2个200 t吊钩将门架吊至台车架上方，施工人员拉设缆风绳将其稳定后，沿导向板缓慢落座（见图2），期间用框式水平仪复核台车架的水平度，应在±1.5 mm以内。

在门架就位后，重新复测4组台车的轨距、基距，确认无误后由4名焊工同时焊接4条门腿与鞍座法兰角焊缝，应在焊接完成后浮式起重机才能拆钩。

（a）
（b）
图2 台车安装精度示意图
1.旋转吊钩
2.臂架
3.拉杆
4.机房
5.配重
6.转盘及上转柱
7.下转柱
8.门架
9.下支承轴承
图
1 电磁塔式起重机总图
（a）浮式起重机吊装门架
（b）门腿落座
图3 门架吊装示意图
2）上转柱及机房吊装
上转柱及机房总质量为165 t，在上转柱顶部及机房内尾部总共布置4个60 t的吊耳。

在挂钩前，需根据臂架摆放预先确定机房朝向。

利用浮式起重机的2个200 t吊钩将其缓慢吊至转盘上方，施工人员采用千斤顶顶靠等方式，使上、下转柱合拢口对齐，并在四周均布焊接卡板固定，如图4所示。

对接缝应对称交叉焊接，并在焊接完成后按图纸要求进行UT和RT探伤检测。

（a）浮式起重机吊装上转柱机房
（b）合拢口对齐
图4 上转柱及机房吊装
3）臂架吊装
臂架质量为54 t，由于配重在最后安装，吊装前将牵引小车置于最小幅度，以确保整机重心靠近转盘中心位置。

在臂架上共布置4个25 t的吊耳，利用浮式起重机将臂架吊至机房前部，完成臂架根部与机房前铰点销轴连接。

此时浮式起重机不可松钩，需同时利用厂内50 t门座起重机将拉杆吊至安装位置，如图5所示。

根据施工的便利性，先穿入机房顶部销轴，再利用汽车起重机吊起吊篮使人员能站在吊篮上安装臂架上方拉杆销轴，待全部穿轴完成后，浮式起重机才可松钩。

（a）浮式起重机吊装臂架
（b）拉杆安装
图
5 臂架吊装
2.4 拉杆调节
拉杆用来支承臂架，在工作过程中承受较大的交变载荷，若两端受力偏差较大，可能发生断裂，造成事故风险[2]。

该机采用偏心套形式，如图6所示。

根据臂架上2根小车轨道高低差和臂架端部上翘度，调节偏心套的偏心量保证高低差在3 mm以内，上翘20 mm。

在调节时，需借助门座起重机吊起臂架，用调节扳手将偏心套转动一定螺栓孔距，经多次调整寻找调节的规律，最终调整到一组合适的偏心位置。

1.臂架
2.偏心套
3.拉杆
4.铰轴
5.卡板
图6 偏心套结构图
2.5 水平轮装置调整
水平轮与大针轮支承环轨道面为滚动摩擦，起导向和承受偏斜运行时水平测向力的作用[3]。

为了保证水平轮进入支承环轨道，将其偏心轴调至最小位置。

起重机总装完成后，需校核下转柱的垂直度，测量水平轮轴中心点到轨道面的尺寸，调整水平轮的偏心轴，使水平轮与轨道面间隙为2～4 mm，并确保水平轮的中心线应和轨道踏面中心线在同一水平面。

2.6 机房机构排装
在机房配重安装完成后再进行整机的机构精排，精度会更准，不会受配重的安装导致排装尺寸发生改变。

起升、牵引绞车的排装为通用型，本文不再赘述。

3 电磁塔式起重机移位
3.1 方案设计
电磁塔式起重机现安装位置位于实际使用位置下游，这2位置之间的轨道呈圆弧状态，轨道按直线延长偏差为230 mm，无法通过大车运行至使用位置，啃轨阻力有可能会损坏大车轴承。

基于此，考虑在圆弧轨道上铺设3段临时轨道[4]，将大车牵引至临时轨道上，通过调节临时轨道的旋转角度改变起重机行走机构的角度，最终逐步牵引至指定位置。

移位的难点在于确保整机稳定，大车不脱轨，并采取顶靠措施让整机转动。

3.2 铺设临时轨道
在下游轨道直线段终点向上游铺设临时轨道，以确保临时轨道与下游轨道呈一条直线。

临时轨道由3段组成，长约27 m；下方垫宽度为700 mm的轨道垫板，长度与临时轨道一致，如图7所示。

考虑到原有轨道存在圆弧、轨道面高于基础面、轨道面不平整等情况，此处采用在原轨道两侧铺设一层平整黄沙，压实后略高于原轨道平面，如图8所示。

（a）临时轨道示意图
（b）轨道铺设现场
图7 铺设临时轨道
图
8 轨道铺设黄沙示意图
在轨道垫板涂抹一层润滑脂，以减少垫板与临时轨道的摩擦力，便于轨道的滑动，并在每段临时轨道两端用临时挡板将其固定，防止轨道在大车移动时侧向滑动。

临时轨道头部固定一段长度为2 m 的斜坡轨道，用于车轮爬坡，如图9所示。

1.轨道垫板
2.临时轨道
3.斜坡轨道/两侧卡板固定
图9 车轮爬坡示意
3.3 整机移位状态分析
由于爬坡角度较小，台车等可绕铰轴转动，整机重心基本在结构中心的500 mm 以内，爬坡、下坡时车轮轮压变化不大，均在最大轮压范围内。

根据GB/T 3811—2008《起重机设计规范》[5]，起重机运行摩擦阻力为
K
m G f 2d f P P C D µ+
＝
(1)式中：P m 为车轮运行摩擦阻力；P G 为整机自重；C f 为附加摩擦阻力系数，C f ＝1.3；μ为车轮轴承摩擦系数，μ＝0.004；f K 为车轮滚动摩擦力臂，f K ＝0.6；d 为车轮轴径，d ＝170 mm ；D 为车轮踏面直径，D ＝630 mm 。

轨道坡道阻力为
P α = P G tan α （2）
式中：P α为坡道阻力；α为坡道倾斜角度，斜坡轨道倾斜2°，轨道倾斜按0.1°计算。

考虑工作时的风载荷，按风速为13.8 m/s 计算得到工作状态风载荷P W 为28 337 N 。

由计算可知，若要使整机移动需克服上述阻力之和，即83 161 N 。

因此，需在整机移动前进方向用2个10 t 的手拉葫芦固定在大车耳孔上进行牵引，同时在起重机
后端同样用手拉葫芦把住，避免轨道不平引起大车失速。

3.4 方案实施
在实际操作过程中，打开2台夹轨器的夹钳，并用手拉葫芦将其拉起固定好，以防止牵引过程中夹钳与临时轨道相互碰撞。

将臂架旋转至适当位置，以确保移机路径中与四周建筑等不发生干涉。

在整机断电后，拆除滑线取电装置。

手动或接通临时电源，打开所有行走电动机的制动器，将起重机缓慢牵引至临时轨道上。

用4根20号槽钢焊接固定在海侧与陆侧的临时轨道之间，将两侧临时轨道连接成整体。

轨道与垫板之间涂抹润滑脂，按摩擦系数0.1计算，侧向滑动所需56 t 力。

选用2个100 t 千斤顶顶靠临时轨道，使行走机构转动适当角度，如图10所示，顶靠过程中需同步修割固定临时轨道的挡板。

（a）临时轨道顶靠示意
（b）现场顶靠图10 临时轨道顶靠情况
在牵引起重机前进一段后，将其后方的临时轨道取至前方交替使用。

在牵引过程中，应密切注意车轮在临时轨道上的状态，防止车轮脱轨，并测量临时轨道转动偏移量，做好标记，该环节应由专人观察监护。

最终将起重机牵引至圆弧轨道末端，通过斜坡轨道平稳下坡至使用位置，如图11所示。

图11 下坡落轨现场
在整机移位后，关闭行走电动机制动器，重新安装夹轨器和滑线取电装置，恢复整机使用功能，至此整个移位过程结束。

4 结语
由于场地资源的限制，只能通过新建电磁塔式起重机后整机移位进行新老设备的更换，保证了老旧起重机在新设备投入使用前仍能生产运行。

本次施工经过前期多次研讨策划，排除了安装中的不利因素，降低了施工风险，圆满完成安装及移机。

特别是整机移位利用临时轨道滑动进行整机偏转的新工艺，仅用1 d即完成施工，比利用浮式起重机移机节省资金10万元以上。

作为一次成功经验的积累，为同类型起重机的安装及移位提供经验指导。

参考文献
[1] 陈思，赵吉.大跨度门式起重机布置及安装关键技术[J].
施工技术，2022，8(51)：76-78，101.
[2] 刘平平.港口起重机拉杆受力调节方案[J].起重机运输 机械，2017（4）：19-21.
[3] 杨文彬.门座式起重机水平轮安装问题研究[J].中国设 备工程，2021，2（下）：93，94.
[4] 戴淮波，聂晓玲，于漾.大型龙门起重机安装与整机移位 新技术[J]. 船舶工程，2011，5（33）：96-98.
[5] GB/T 3811—2008 起重机设计规范[S].
作 者：刘晓超
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收稿日期：2022-12-29
部分常用中图分类号——输送机械类。