液压龙门起重机的设计及使用

郝建光

(太原重工股份有限公司技术中心，山西030024)



液压龙门起重机的设计及使用

郝建光

(太原重工股份有限公司技术中心，山西030024)

液压龙门起重机由液压顶升装置、轨道、横梁、小车、吊钩、高压油管、液压控制站、遥控系统等组成。由于结构特殊，具有占地空间小、对地面承压能力要求低、便于运输、操作简单方便、控制精度高、起重能力大等特点，特别适合空间狭小、低矮厂房等受限条件下大型设备的移动、吊装和施工。如用于汽车厂大型冲压生产线中压力机、冲床的安装，钢厂粗轧主电机、轧机、大型变压器等的安装和维修。在上述场所，随车吊、履带吊由于体积大、吊臂无法伸直和抬起，难以满足吊装要求，而液压龙门起重机刚好弥补了传统设备的不足。根据用户使用要求，太重推出一款液压龙门起重机，在最大顶升高度12 m时能满足900 t的起重要求，在高度4.5 m～6.8 m时可满足2 000 t的起重要求，在高度6.8 m～9.4 m时能满足1 450 t的起重要求。本文对液压龙门起重机的特点、设计方法、注意事项做详细介绍。

1液压龙门起重机的组成及技术参数

液压龙门起重机示意图如图1所示。其结构为组合形式，两组行走轨道可以对接和交替向前铺设，每条轨道上设2个可行走的顶升装置，上面设横梁，每根横梁上设2个(用1个时也可只设1个)小车，小车设行走机构。根据使用情况，可有以下组合：单组吊装(2个顶升装置，1根横梁)，横梁上设2个小车，最大允许起吊450 t，只设1个小车时，允许起吊225 t；2组吊装(4个顶升装置，2根横梁)，每根横梁上设2个小车，最大允许起吊900 t，每根横梁上只设1个小车时，允许起吊450 t。通过顶升装置的顶升实现重物提升。整车用一台泵站提供动力和控制，配有无线遥控装置。主要性能参数见表1所示。

1—顶升装置　2—轨道装置　3—横梁　4—小车

2液压龙门起重机关键技术

伸缩式顶升装置、大载荷低速度下顶升和行走的同步控制是该机的关键技术。采用集中动力还是每单元分别自带动力取决于小车的行走功能。如果采用固定起吊装置，小车就成为一个固定的悬挂点，不需要外在动力，在这种情况下，每个带行走功能的顶升装置，分别带动力和泵站，外部不存在连接管路，显得简单、整洁。如果要求小车具有行走功能，为了满足小车行走也需要有泵站提供动力，这种情况下，整个系统采用一套泵站可降低成本，提高利用率，缺点是每次都需要先连接管路，泵站到油缸和马达的管路长，有压力损耗，施工时也要格外注意管路的安全。由于设备要求小车具有行走功能，所以选择采用一套泵站向所有装置提供动力的控制方式，整机采用无线控制。

2.1伸缩式顶升装置

装置具有行走和顶升两个功能，顶升装置通过销轴与行走机构的车架相连。顶升装置外部为多边形伸缩套筒，内部为多级伸缩油缸、套筒间用尼龙滑块支承以减少摩擦。伸缩套筒用来承受行走和偏载产生的侧向力，保证伸缩油缸只承受轴向力，确保顶升装置的整体稳定性。为保证4个顶升装置同步，设长度传感器采集信号，实现多个装置顶升过程的自动同步控制。顶升油缸设平衡阀，保证油缸不泄漏，提高顶升的安全性。伸缩油缸做特殊设计，进、回油口在底部，顶升装置内无油管，安全可靠、方便保养。为防止因横梁受载变形对顶升装置产生侧向力，顶升装置与横梁搭接部位设计成弧形，允许横梁受载下挠时，不会因横梁变形产生对顶升装置的附加弯矩。设备可根据使用要求配一种或多种规格横梁，以满足不同起升跨度的起重量要求。为保证横梁的变形和受力符合规范要求，一定要按规定使用横梁，控制及安全保护程序要与使用状态吻合。

表1　液压龙门起重机主要性能参数

2.2同步运行技术

由于起重机由几个模块组合而成，每套顶升装置的行走机构有8个车轮，4个主动轮由一台力矩马达通过链轮链条来驱动。一台小车有5个车轮，3个主动轮由一台力矩马达通过链轮链条来驱动。为了确保安全，一根横梁下的两套顶升装置的行走必须同步，两根横梁抬运一个构件，两根横梁下的4套顶升装置的行走也必须同步，只有大小车都能同步运行才能保证系统安全。现有产品在每套装置的一个从动车轮上安装编码器，采集行走过程的速度和位移信号，通过系统实现自动控制。顶升装置及小车运行用长度传感器来采集信号，实现两个小车或四个小车的自动同步控制。每个小车装有称重传感器，实现超载保护和吊重实时显示。速度低、载荷大是这种起重机的显著特征。为了保证行走稳定，采用低速大扭矩马达、链条传动来实现，他比采用油缸推动实现行走的好处是方便、连续、易于操作。

3与常规起重机的不同点及相应措施

与常规桥式、门式起重机不同之处在于它不在轨道上运行，而是在型钢或钢板上运行。在轨道上运行，其轨距是恒定的，功能无变化，场所无变化。而在型钢或钢板上运行，轨距是随机的，可根据吊运件的大小外形来定，功能可以组合，需要频繁转场。针对上述情况，需采取相应的措施。

3.1车轮和滚轮设计计算

与在轨道上行走的车轮装置不同，在型钢上行走时，型钢的抗拉强度要低的多，车轮不能带轮缘，导向只能设在车轮踏面上，根据许用轮压公式来设计车轮：

Pmax≤1.9kDL

式中，Pmax为最大轮压，单位为N；k为车轮许用比压，单位为N/mm2；D为车轮或滚轮的踏面直径，单位为mm；L为车轮或滚轮与轨道承压面的有效接触宽度，单位为mm。为了保证轮压，必须加大车轮踏面的宽度。也可采用链轮驱动滚轮的方式来实现行走。现采用无轮缘车轮，轮上开槽，用圆钢来导向。

3.2横梁的承载能力和允许变形问题

横梁的跨度与起吊物品的宽度有关，在可能的情况下，跨度应尽可能小，以便提高横梁刚度、降低应力。采用固定小车时，只要横梁的应力不超过允许值就可以了。因小车要求行走功能，所以按规范的以下要求来控制横梁刚度：具有无级调速特性的起重机，采用低起升速度和低加速度可接受的刚度：

f≤S/500

式中，S为起重机跨度；f为起重机刚度。

为满足不同载荷要求，配有多种规格的横梁，需要根据起吊工况选择横梁和控制程序，严格按照说明书要求进行操作。

3.3轨道的拼装和对地比压问题

为了保证使用范围，轨道装置可以组合、拼

装、续接。由于采用型钢，多数工况不是满载运行，对地比压相对小。在额定载荷情况下，4套装置都在12 m长道轨上时，对地比压达80 t/m2，所以在吊运前一定要对起吊载荷、对地比压及使用场合的地面承压能力进行核实，确定满足后才可以进行。

3.4基于运输方便采取的措施

为保证设备拆装运输方便，行走机构和顶升装置采用销轴连接，顶升油缸和伸缩套筒收回后旋转90°，降低高度满足运输要求。小车能从横梁的端部套装到横梁上，泵站和设备间的高压管路采用快速接头连接，防止泄漏，方便拆装、发运。

参考文献

[1]GB/T 3811—2008起重机设计规范.

编辑杜青泉

工艺

摘要：详细介绍了液压龙门起重机的结构特点和性能参数。

关键词：液压龙门起重机；结构；设计

Design and Application of Hydraulic Gantry Crane

Hao Jianguang

Abstract：Structural characteristics and property parameters of hydraulic gantry crane have been illustrated in detail.

Key words：hydraulic gantry crane; structure; design

收稿日期：2015—05—27

中图分类号：TH213.5

文献标志码：A