大型履带式桁架臂起重机的结构特点

郝建光

(太原重工股份有限公司技术中心，山西030024)

为了满足市场需求，太重推出了TZC2000型，最大起重量2 000 t的大型履带起重机。该机型具有主、塔臂截面一致，起升、变幅配套件型号相同，通用性好、履带底盘爬坡能力大，可原地转弯、拆装方便等特点，方便了现场操作，满足了施工要求。

1 TZC2000履带起重机的主要技术参数

表1列出了TZC2000履带起重机的主要技术参数。

2 TZC2000履带起重机的主要特点

TZC2000履带起重机是目前单机中最大规格的机型，结构设计严格控制最大件外形尺寸和最重件重量，配套件选型考虑互换性、通用性，以达到运输方便、备件规格少的目的。该机型具有以下特点：

(1)履带底盘采用四轮驱动，具有爬坡能力好、能满足单边原地转弯及坡度大的使用要求。履带架采用两段组合、销轴连接形式，连接销轴配有穿销装置，最重件重量不超过68 t。回转支承上部设可拆分支承环，通过圆周上水平销轴的拆装实现上下车分离，并配有专用拆装工具。

(2)转台采用前、后部转台拆分结构，销轴连接。人字架通过油缸顶升实现立起，油缸收回、拉板折叠时躺倒，可与后部转台、主变幅机构一起整体发运，是全车最大尺寸的运输件，尺寸(长×宽×高)为16 m×3.5 m×3.34 m，转台部分最重件重量在50 t以内。

表1 TZC2000履带起重机的主要技术参数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种规格的吊具，前三种通过拆组方式，滑轮组实现共用，第二种吊具则完全由第一组吊具的部件拆装组合而成，达到五种规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，轻型臂不需要设置专用的过度节。主、塔臂采用同一臂头，塔臂滑轮组用主臂的一半。达到臂架焊装胎具规格少，方便组织生产的目的。

(5)超起配重采用油缸变幅，通过加装桁架节实现超起配重幅度在(19～25)m和(24～30)m两种幅度范围变幅的要求。超起桅杆也相应设有两段滑槽，确保防后倾油缸工作范围与之对应。

(6)起升、变幅共6个机构采用的马达减速器型号相同，每个机构由两套马达减速器驱动。

(7)采用外挂动力单元，双发动机驱动、两套泵单元合流形式，能实现单发动机半速工作。

(8)整车所有部件最大宽度均不超过3.5 m，方便了运输的组织，使产品的外形尺寸符合国际惯例，采用了现有国外相近机型的自拆装技术。

3 最大件外形尺寸和最重件重量确定需要考虑的问题

3.1 不同规格起重机控制尺寸的区别和运输限制

回转支承性能、结构件强度和整机稳定性决定了整机的起重能力，设备外形尺寸的控制，回转支承的外径和高度尺寸是最重要的因素。太重起重量750 t以下机型(含750 t)，宽度均控制在3 m以下，起重量1 350 t和2 000 t两款机型最大件宽度控制在3.5 m以下，将最大件的运输尺寸和运输重量均控制在国家规定的一级超限范围内，与国际一流厂家要求接轨，达到运输方便、成本低的目的。

重量和外形尺寸越大，受运输限制的因素就越多，这是设计时限制最大件重量和外形尺寸的主要原因。

3.2 臂架截面确定需要考虑的问题

为了方便运输，主臂、塔臂、固定副臂、超起臂架采用不同的截面尺寸，运输时塔臂标准臂节放入主臂标准臂节中，固定副臂放入塔臂臂节中实现套装运输是履带起重机常用的方法之一。

由于主臂和塔臂的尺寸都已经到了3.5 m宽度极限，再选用主臂、塔臂不同截面会导致塔臂弦杆壁厚太大，影响大幅度时的起重能力。主、塔臂截面相同，弦杆直径相同时，截面惯性矩大，对起重能力有利，缺点是运输成本会相应增加。TZC2000为了确保起重能力，在臂节宽度3.5 m前提下，采用增加截面高度和弦杆壁厚的方法，臂架最大高度为3.34 m。

3.3 更大规格起重机的臂架截面尺寸如何取

到目前为止，更大规格的履带起重机是兰普生的LTL2600和德马格的CC8800-1TWIN两种机型，均用在国内AP1000核电机组的安装与起吊。

两种机型起吊物品相同，但结构形式不同。前者臂节的尺寸为12.2 m×5.2 m×5.2 m。为了满足运输要求，臂节中的杆件都是可拆的，拆卸后臂节杆件的最大尺寸为12.19 m×1.21 m×1.21 m。结构简单，但组装费时，杆件连接有间隙，直线度误差大；后者采用两套臂架，通过刚性臂节连为一体，臂架最大件宽度尺寸仍然控制在3.5 m范围内，组装和运输都比较方便。国内一个核电站通常有6个核岛，一个核岛建设期大致两年。用在这样的场所前者的结构不足影响不大，如果使用场所经常变更，后者的优点是显而易见的。以上两种机型为更大规格机型的开发提供了思路。

4 上下车拆分结构的设计

采用可分式回转支承还是采用常规回转支承将拆分环设计成结构件和转台一起加工，取决于制造成本和回转支承厂的设备和吊装能力。采用常规回转支承的优势在于结构设计影响因素少，外购回转支承的成本低。TZC2000就是采用的这种结构，拆装用工装和辅具与公司TZC660产品通用，通过小型发动机驱动泵站提供动力。上述拆装工装在臂节穿销和下车组装中通用。

5 液压控制系统

液压系统采用电比例控制，起升、变幅、行走机构为开式系统，通过多路换向阀实现对多个马达的控制。通过平衡阀保证系统的安全，平衡阀及系统液压元件的可靠性至关重要。回转机构采用闭式系统，同类系统在公司产品中被广泛使用，安全可靠。元件均采用国际一流厂家产品以保证设备的可靠性。

6 电气控制系统

电气控制系统采用可编程微控制器， CAN总线通讯技术，将系统的开关量、模拟量信号通过微控制器处理后输出以控制液压系统的比例电磁阀、开关电磁阀及显示、指示装置，执行相应机构的动作。人机界面可以显示系统的运行参数及故障信息，操作者可通过显示屏查看起重机的各项工作参数，可通过按键输入设定参数。控制系统完成整车动作控制并接收力限器系统发出的报警

限位等信号实现动作保护控制，停止相应的危险动作并通过CAN总线将各类信息发送至显示器供操作人员进行判断和选择。力矩限制器是保护起重机在正常工作范围内工作的极限保护装置。配有整车遥控系统，能让操作人员在安全工作区域内进行作业，实现整车机构的动作及辅助拆装。卷扬配有监控摄像头，方便操作者操作和观察。通过GPS和GPRS能实现位置定位和数据远程传输，并可接收远程监控中心的命令对车载设备进行控制和监测操作。