受限空间下双梁桥式起重机总装工艺的应用

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

桥式起重机是现代工业生产中实现生产过程机械化、自动化的重要设备。由于桥式起重机横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运，它的两端坐落在高大的钢筋水泥混凝土立柱或金属支架上，形状似桥。桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，比较好地利用桥架下面的空间吊运，不受地面设备的阻碍。因此它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械设备，在钢铁化工、港口码头以及物流等行业得到最为广泛的运用。

随着时间的推移，若设备到了报废更新的年限，桥式起重机需要升级更新换代，横架于车间、仓库和料场上空的桥式起重机如何更换，就成了新的问题。露天料场可以随时用机械化吊装更换，那么对于轨道顶距屋架下弦较近，不宜采用机械化或单桅杆直立整体吊装的车间或仓库场地，如何更换呢？下面以某化工企业煅烧车间厂房内双梁桥式起重机的升级更换为例加以阐述。

1 受限空间参数

某化工企业煅烧车间厂房内，原10 t双梁桥式起重机更换为QD型16/5 t双梁桥式起重机，净重32 t，工作级别A5。新旧起重机的跨度(25.5 m)、提升高度(16 m)、钢轨型号(43 kg/m)均保持不变。对钢筋混凝土立柱、轨道钢横梁的强度和稳定性经校核，均已安全加固，满足承载要求。

沿厂房西门，有经煅烧炉炉底向东转南的L型通道，实测通道运输梁的最大长度约18 m。结合现场环境，为便于运输转弯，桥式起重机的主梁Ⅰ和主梁Ⅱ采用了化整为零的设计制造方法，在梁体三分之一结合处、主梁与端梁均采用法兰铰制孔高强螺栓联接。

两侧高架上的轨道下方，两炉体设备之间有26000×3000 mm的空间场地，能够满足主梁Ⅰ或主梁Ⅱ的摆放及装配找正对中，将主梁三分之一处法兰铰制孔高强螺栓联接成整体的需要。

轨道上方，屋架下弦梁距轨道顶较近，屋架上弦梁合适有位置，能够设立锚点系置电动葫芦，吊装桥式起重机各部件满足总装工艺的要求。

2 总装步骤

1)端梁Ⅰ、Ⅱ，分别用两侧轨道上方屋架上弦梁挂置的电动葫芦起吊就位，端梁车轮与轨道面接触，用两个2 t手拉葫芦找正，再用钢丝绳封住，待与主梁连接固定。

2)主梁Ⅰ，将主梁Ⅰ的两部分，经L型通道运输至厂房内，用原天车吊起后摆放在26000×3000 mm的空间场地上，找正找平主梁Ⅰ两部分的连接法兰对中，用螺栓连接固定。落两侧电动葫芦钩头，系置绑绳挂钩，离地试吊后，同步缓慢抬起至指定位置，搭设脚手架，安全措施到位，与端梁Ⅰ、Ⅱ对中，找正找平恢复螺栓，完成连接。

3)同理，完成主梁Ⅱ的组对连接。

4)安装小车、驾驶室及其它部件。

5)最后进行全面检查和验收、动静试验、调试至符合国家及起重行业标准和安全标准，交付生产使用。

3 起升锚点受力计算

厂房钢屋架型钢梁由∠125×125×10的角钢背对组成，角钢的力学特性如下：

截面积S=24.37 cm2

截面系数W=39.97 cm3

惯性半径i=3.85 cm

许用应力[σ]=170 MPa

上弦梁的强度、稳定性校核如下：

3.1 计算载荷

桥式起重机的主梁Ⅰ或主梁Ⅱ，设计制造单件最大重为90 kN。

P计=K·(Q+g)=1.1×(90+5)=104.5 kN

式中，K=1.1，为动载系数，取1.1；

Q=90 kN，为单件最大重量，主梁Ⅰ或主梁Ⅱ；

g=5 kN，为倒链及索具的重量。

3.2 锚点受力分析

将屋架部分上弦梁简化为三脚架ABC，如图1所示。

图1 上弦梁受力分析

3.2.1 横梁受轴向拉力N1(AB受拉力)

轴力N1=P/tgα=52.3/tg64.98°=24.4 kN

α=arctgBC/AB=arctg2101/987=64.98°

弯矩M=PL/4=52.3×0.987/4=12.8 kN·m

强度σmax=N1/S+Mmax/W=2.44×104/2×24.37×10-4+12.8×103/2×39.97×10-6=5.0×106+160×106=165 MPa≤[σ]，强度足够。

3.2.2 斜撑受轴向压力N2(AC受压力)

N2=P/sin64.98°=57.7 kN

强度：σ=N2/S=5.77×104/2×24.37×10-4=11.84 MPa≤[σ]，足够。

稳定性：柔度λ=μL/i=0.5×210.1/sin64.98°/3.85=30.1

式中：μ=0.5为长度系数。

临界应力σcr=235-0.00668λ2=235-0.00668×30.12=228.95 MPa

实际安全系数σcr/σ=228.95/11.84=19>NW

NW=1.8～3，安全稳定。

4 结 语

该化工企业煅烧车间厂房桥式起重机升级更换的圆满完成，得益于设计、制造、后期更换施工与现场作业受限空间的高度结合，得益于总装工艺的制定和施工单位精心施工。把受限空间参数融入设计制造，满足运输、现场组对、起升就位，是优质高效完成总装工艺的重要前提，没有对受限空间参数的融入，总装工艺中核心环节就会受到阻碍，结果不仅会影响总装工艺的进度，也会影响到了生产设备的更新和企业的效益。