新型门座起重机的特点与选型

图2　
改造前后拖链安装示意图
图3　改造后拖链的连接安装
赖传彪:361012,福建省厦门市东渡路123号 收稿日期:2008-04-15
新型门座起重机的特点与选型
宜昌市质量技术监督局特种设备检验检测所　陈敢泽
摘　要:介绍低架型、发展型、门架自升型、八杆型等几种具有代表性的国产新型门座起重机的特点与适用范围。

关键词:新型门座起重机;特点;选型
I ntr oducti on t o New Kinds of Portal Cranes in Their Characteristics and Type Selecti on
Yichang Bureau of Quality and Technical Supervisi on　Chen Ganze
Abstract:This paper intr oduces s ome new kinds of portal cranes,which are typ ical types in the domestic p r oducts, in their characteristics and app licati on areas such as the l ower portal frame type,devel op ing type,portal fra me with self-erecti on type,portal fra me with eight poling bars type.
Key words:ne w kind of portal crane;characteristics;type selecti on
1　低架门座起重机
1.1　整机构造和性能
MQ40/26型低架门座起重机是在台架起重机的基础上开发的,为内河港口吊钩、抓斗、集装箱三用式起重机,主要用于集装箱装卸作业,同时兼作件杂货与大重件吊装。

该机能一机多用,用途很广泛。

在总体结构上,台车为箱形结构,门架为箱形板凳式结构与圆筒体结构组合,转盘为整体式箱形结构,臂架为桁架式单臂架结构;回转支承选用标准型大直径回转轴承,变幅机构选用齿条驱动和滑轮组钢丝绳补偿变幅形式,变幅平衡系统采用杠杆-活对重形式。

低架门座起重机起升和变幅速度稍低于海港门座起重机,有两种工作制度。

额定起重量为40/25 t,工作幅度为8.5～19/8.5～27m,起升高度为轨上22m、轨下14m,装机容量为350k W。

1.2　主要机构
起升机构中采用2种方式驱动,即双电动机双联卷筒型式或单电动机单联卷筒型式,较多选用后者。

装卸类门座起重机的变幅机构采用齿条驱动变幅方式,具有制造简单、传动平稳、工作可靠,使用简单、维护方便的特点。

设置杠杆-活对重平衡系统,减少变幅驱动功率。

对于单臂架机型,还设置防臂架后倾装置。

回转驱动装置选用2套相同的系统,由立式电动机、立式摆线行星齿轮减速器和摆线针齿轮副传动。

回转支承选用3排滚子式回转大轴承。

1.3　特点
低架门座起重机的总体设计采用微机综合优化设计方法,应用结构有限元方法分析计算,保证其强度、刚度、稳定性等力学性能。

选用圆筒形门架、桁架式臂架等结构组合。

控制系统采用P LC控制,起升和变幅机构选用涡流制动器,电气装置选用真空
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接触器和E系列接触器;安全装置及电气联锁保护、故障报警和显示功能完善齐全。

这些先进技术的应用,使起重机具有机型设计新颖、造型流畅美观、结构紧凑、布局优化合理,性能参数优化、适应性好、工作平稳、安全可靠、故障率低等特点。

2　发展型门座起重机
2.1　整机构造和性能
MQ16/25型门座起重机为吊钩、抓斗两用的门座起重机,具有2种起重量和起升速度。

主要用于码头、货场等场合装卸散货和件杂货,也可用于其他行业的起重作业,适用性广泛。

该机型总体构造选用刚性四连杆组合臂架系统[1],箱形臂架,桁构式象鼻梁,空腹式拉杆型式;门架为板凳式箱形和薄壁圆筒体结构组合;转盘为板梁结构;台车架采用厚钢板焊接,增强了结构刚性,保证机件安装精度和减少振动与冲击;回转支承为大直径回转轴承。

引进消化国外多项先进技术。

额定起重量为吊钩16t、抓斗10t,工作幅度吊钩9～25m、抓斗9～33m,起升高度为吊钩轨上28m、抓斗轨上19m、抓斗轨下15m。

2.2　主要机构
起升机构采用由直流电动机拖动的开闭和支持2套相同的系统,选用引进技术的G QT系列减速器,用3支点支承结构,悬挂于卷筒轴上。

起升卷筒两端各有1个支承装置,增加与整个机构和结构的连接刚性。

选用销轴式载荷传感器承受钢丝绳受拉时的作用力,将检测信号传给显示装置。

减速器选用硬齿面齿轮[2],使用寿命较长,装拆维修都很方便。

象鼻梁前端滑轮组由传统的单轴结构改制成2根短轴,便于拆装,方便了结构的维修。

机构中选用引进技术液压电磁推杆盘式制动器,具有良好的散热与摩擦系数稳定的性能,始终保持调定的制动力矩,是目前国内大型起重机上正在推广使用的部件。

回转机构采用2套相同的系统,由立式电动机、立式行星齿轮减速器、摆线针齿轮副等驱动传动。

回转支承选用3排滚柱大轴承。

在安装中使用环氧树脂衬垫保证安装精度,改善起重机回转工况大轴承滚动体的工作状况,避免出现滚动体滑动而横卧的故障。

发展型装卸类门座起重机变幅机构有液压传动和3头螺杆传动2种型式,较多采用后者。

MQ16/25机型的螺杆传动变幅系统是在MAN公司和日立公司技术的基础上进行综合、消化、吸收、发展、开发的结果。

新型液压传动变幅系统则是引进力士乐公司技术而开发的,其特点是选用进口的新型关键阀组等液压元气件,如新型平衡阀吸收动载能量、缓冲减振,PC控制自动调整工作加速度,工作平稳[3]。

使用耐磨油封件,保证系统可靠工作。

该机型可采用直流、交直流混合以及交流等3种驱动方式,多采用第2种。

电气系统中选用:适应性好的800系列直流电动机驱动;晶闸管调速装置调速;P LC控制;新型滑环集电装置;引进技术的电缆卷筒和新型联动台;采用微机判别真伪的超载荷保护装置;实现状态监(检)测,提高起重机的使用可靠性能和工作安全性能。

2.3　特点
该机型主体为箱形结构,主要构件经过优化设计,力流平顺,外形尺寸合理。

机电液系统引进和采用多项新技术,对传统机型作了重大改进,在门座起重机运行机构中率先使用硬齿面或中硬齿面齿轮焊接箱体减速器,减少传动系统零部件故障,代表了这类起重机的先进水平。

操作简单、维修方便,是装卸类抓斗吊钩门座起重机的发展机型。

3　自升式高架型门座起重机
3.1　整机构造和性能
MQ63/71型门座起重机是为水利电力工程建设施工研制的,用于混凝土浇筑,材料、结构件、机电设备的吊运和安装,也适宜于港口码头、钢厂、石油矿场等部门的起重吊装作业。

该机型总体构造选为桁架结构,可安装成低架状态或门架顶升后的高架状态。

门架为门座和7个标准节塔架组合,门座为板梁结构,塔架为桁架结构。

顶升装置为4套设置在门座梁和顶升套架上的绳轮绞车系统。

选用三角形断面管桁结构的单臂架构造,制成6节由现场组装;弦杆由夹板式双剪精制螺栓连接,腹杆与弦杆用销轴连接。

A形架为桁架结构,分成3节,各腹杆用销轴连接,弦杆用胀销连接。

结构中各销轴铰点采用滚动轴承支承,转动阻力小[4],有别于同类机型。

回转支承为转盘式结构,转盘制成3段拼接成整体。

变幅机构采用齿条驱动,利用平衡滑轮补偿系统,杠杆—活对重使吊钩近似水平移动,减小变幅驱动功率。

起重机采用直流和交流混合驱动,行走机构为交流驱动,其他机构为直流驱动。

MQ63/71型门座起重机有浇筑和安装2种工况,相应工况下有两种工作速度。

安装:A3,63t、21920k Nm;浇筑:A7,20t、13920kNm,装机容量
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为590k W。

3.2　主要机构
起升机构采用2套绞车系统,2台直流电动机分别各驱动2台单联卷筒,2套绞车系统既能同时同步动作,又能单独动作,单动时用于调整吊钩组的倾斜度。

滑轮绳槽采用尼龙护套,减小摩擦磨损,延长其使用寿命。

机构设计共用底座,安装在具有强力构件的转盘上盖板上。

卷筒为双刚性支座支承,具有良好的刚度,其轴上的光电编码器,将检测的吊钩或重物的高度信号输入司机室的显示器,通过控制系统限制吊钩起升高度。

变幅机构由直流电动机驱动齿条变幅。

偏心结构的抗压轮用来调整齿条副的啮合精度,减少冲击振动,保证传动平稳。

选用套装式圆锥圆柱齿轮减速器,使结构紧凑,传动可靠,克服了传统结构庞大的缺点。

电感式限位器和光电编码器限制臂架的最大幅度和最小幅度位置,光电编码器检测臂架幅度信号并输入司机室显示器,便于操作。

回转机构选用2套相同的系统,各由1台直流电动机驱动,由CZ L3型垂直减速器、LT D3型立式减速器以及摆线齿轮与大针齿圈组合的减速传动系统传递扭矩。

垂直和立式减速器的组合使用,改变了传统减速形式,构造上带来了许多新意。

机构中光电编码器用来检测和输出臂架方位的信号,在司机室的显示器上反映臂架头部吊钩的投影位置,方便司机操作。

回转支承选用了滚子夹套式结构,72个滚子均匀分布,支承在直径为8620mm的环形滚道上,反滚轮结构的采用,可避免起重机转动部分的晃动和倾翻事故。

运行机构分为4组,每组中2台交流电动机驱动,4个主动车轮,6个从动车轮。

台车组件用竖直铰连接,使起重机在顶升状态下台车组件可旋转90°,实现整机转换轨道和移位时的垂直转向或平移。

制动装置选用电磁盘式制动器,机构中选用液力偶合器,使起重机起制动平稳,减小振动与冲击。

起重机采用6k V高压供电。

除运行机构为交流拖动外,其他机构均为直流拖动。

3.3　特点
MQ63/71型门座起重机为门架自升式桁架结构,具有门座起重机门座和塔式起重机塔身结构组合特征,颇具新颖性。

可在低架状态实现塔架自顶升作业,安装时不需要特别的大型吊装机械;能根据施工需要在低架或高架状态下使用;组装式单臂架结构,特别能适应需要对起重机工作位置进行调整的装拆作业;起重量和起升高度等主要参数范围很宽。

该机型在传统水工门座起重机基础上采用多项新技术,如滚子夹套式转盘回转支承和反滚轮装置,使起重机稳性好;在不改变钢丝绳缠绕方式的条件下可用于安装和浇筑作业;门座与台车用竖直铰连接,实现整机垂直转向和平移;选用全数子式直流调速装置实现无级调速;选用P LC控制,提高起重机自动化程度和使用可靠性。

4　八杆式高架型门座起重机
4.1　总体构造与性能
MQ100/75型门座起重机为大型水电工程建设设计,用于混凝土浇筑、结构件和机电设备的吊运安装工况,也适用于其他行业的安装与吊运装配作业等,有着广泛用途。

MQ100/75型门座起重机的金属结构具有独特风格,为全转柱式单臂架高架机型,采用钢丝绳—滑轮组补偿变幅系统。

单臂架为矩形断面管桁结构,分6段由法兰螺栓连接,弦杆和腹杆用胀销和高强度螺栓连接。

臂架装拆和更换钢丝绳、滑轮时,臂架头部可以放置在地面或支架上,臂架上设有防后倾装置。

人字架为焊接箱形结构。

转盘分为4段,主梁和副梁采用箱形结构,各段之间及转盘与转柱在安装时采用高强度螺栓连接,布置机构的部位设置强横梁。

焊接箱形结构的转柱分为上下2段,由连接板、高强度螺栓连接。

门架主要由腿座、支承主梁、十字梁、上支承环、中层框架和撑杆系统等组成。

上部为双层八杆式管桁结构,下部为焊接箱形腿座,接点采用嵌入式接头。

结构组合具有稳性好、刚度大、风阻力小等显著特点。

台车与平衡梁、平衡梁与门架均采用销轴铰接,使各台车均衡受力。

该机门架乃至整机结构新颖,有别于普通机型。

4.2　主要机构
主起升机构为双直流电动机驱动2台单联卷筒传动,焊接箱体硬齿面齿轮减速器为双轴输入和双轴输出,选用新型电磁液压推杆制动器,起升高度限位器能实现预减速和高度限位。

人字架顶部滑轮上装有载荷传感器,采用3滑轮取力方式。

吊钩组为双2倍率(2/m=2)滑轮组平衡架式结构,选用锻造吊钩。

变幅机构布置在机房内后部,采用单联卷筒钢丝绳变幅形式。

在臂架下铰点附近装有幅度传感器,左卷筒装设有2套幅度限位开关,分别用于幅度终点前预减
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速和终点限位、小幅度防后倾保护。

机构设有超速保护,防臂架后倾和缓冲限位装置,还设有平衡器,当1根钢丝绳破断时,能防止臂架坠落。

回转机构选用2套相同的驱动系统,通过立式交流电动机、立式行星齿轮减速器、内啮合针齿轮副传递力矩,总传动比为1817.5,使起重机能够以0.4 r/m in的低速回转。

回转支承采用全转柱结构,上支承为水平轮滚道支承,6组12只水平滚轮,每组用夹套架作平衡梁固定在转柱壁,靠偏心轴调整水平轮与滚道的间隙,同一夹套上的水平滚轮可以摆动,实现在外力作用下自动均衡间隙。

回转下支承选用大型推力对称球面滚子轴承,由下支承座支承在门架横梁上,承受转动部分的载荷。

运行机构由12台15k W的交流电动机驱动,分2组先后起动和制动,延时时间为3s,可减少起制动时的冲击和振动,保持机构平稳运行。

门座支腿下端与平衡梁之间设置竖直铰轴,支承架为轴销式,将起重机顶起来后,台车组件可以旋转90°方向,实现起重机改向运行[5]。

该机有2种轨距、基距组合。

该机采用6k V高压供电,主副起升和变幅机构选用直流拖动,回转和运行机构选用交流拖动。

选用引进全数字控制晶闸管直流调速装置调速、P LC 控制,回转机构选用涡流制动。

4.3　特点
MQ100/75型门座起重机机型特殊,与普通机型门架结构的差异很大,形成了在结构上的最大个性化。

结构经优化设计,力流分布合理,整机外形美观;各机构采用整体式机座,与转盘上的支座由螺栓连接;采用现代设计技术,使结构、机构、电气设备“组元化”;选用引进的调速系统和P LC,实现无级调速和自动控制;起重机调速范围宽、动作灵敏可靠、运行平稳、操作维护简单方便;起重机起重能力大,具有完善的自动检测显示功能和安全保护系统,起重机运行安全可靠。

该机型采用多项新技术,结构创新,性能参数优化,具有良好的实用性、适应性。

5　结语
新型门座起重机存在着一些共同特点:
(1)结构新颖,设计优化。

上述几种新型门座起重机金属结构都比较新颖,如三角形矩形截面管桁结构单臂架、箱形门座与圆筒体组合门架、桁架式自升门架、组装式转盘、节点胀销式连接等。

金属结构优化设计,计算程序标准化,力流合理化,形状最优化,整体造型美观。

(2)技术先进,自动化程度高。

采用新型液压变幅系统,三头螺杆变幅系统,三点支承减速器,电磁液压推杆盘式制动器,焊接箱体硬齿面或中硬齿面齿轮减速器,尼龙滑轮或热轧滑轮,双支承座卷筒,大型回转支承轴承等新技术、新装置[6]。

选用晶闸管直流调速装置、P LC,实现起重机的自动化和半自动化控制。

技术性能参数和故障实现自动检测与显示,便于使用与维修管理。

(3)多种拖动方式可供选用。

如直流拖动、交流拖动或者交直流混合拖动,交流变频技术在门座起重机上得到应用。

(4)性能范围宽,具有良好的适应性。

新型门座起重机的技术性能参数设计合理,而且范围很宽,配套设备先进,运行经济,起重机具有良好的实用性和适应性。

(5)具有先进完善的安全保护装置,能实现对误操作和故障的安全保护。

密封结构设计合理,机容整洁。

司机室和机器房有舒适和优雅的作息环境,结构件、机房、联动台布置符合人机工程学原理,在主色调下的色彩配置符合设计美学原则。

(6)使用简便,便于维修。

新型门座起重机采用了先进技术,自动化程度高,操作方便。

机电设备配套保证了良好的维修性能,集中润滑装置大大简化了保养程序,改善了保养性能。

P LC功能实现对系统故障检测、诊断、显示和报警,改善了起重机的维修性能;选用变频技术的新型门座起重机,大大简化了机构的传动系统,便于使用和维修。

参考文献
[1]　陆国贤,倪庆兴,张荣康,等.门座起重机设计[M].
北京:人民交通出版社,1985.
[2]　张质文,虞和谦,王金诺,等.起重机设计手册[M].
北京:中国铁道出版社,1998.
[3]　交通部水运司.港口起重机运输机械设计手册[M].
北京:人民交通出版社,2001.
[4]　王金诺、于兰峰.起重运输机金属结构[M].北京:中
国铁道出版社,2001.
[5]　陈敢泽.现代起重机管理与实用技术[M].北京:科
学出版社,2000.
[6]　陈敢泽.起重机使用指南[M].上海:上海科学技术
文献出版社,1996.
陈敢泽:443000,湖北省宜昌市厦门路2号
收稿日期:2008-04-02
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