WD70型全回转架梁起重机的设计

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Abstract：The paper introduces a girder erecting crane for erection construction of steel truss bridge bars，details thebridge type，erection difculties，and the solutions，and describes the craneS structural type，slope climbing mechanism，longitudinal moving mechanism，hoisting mechanism，support top，rear anchoring and electrical control system。

Keywords：fully slewing girder erecting crane；steel truss bridge；design；construction0 前言 稳定性问题南钦铁路邕江特大桥是国家重点工程，本桥正桥钢梁为168 m360 in168 m三跨连续钢桁架拱桥，两边跨为平弦桁架梁，中跨为刚性拱柔性梁的钢桁架拱梁，刚桁架梁采用整体式节点，节点外设拼接点，拱肋上下弦采用二次抛物线，桁宽 15 in，节间长度14 m，拱顶至桥面高度60 1TI，拱顶至江面高度最大为 145 in，桥型布置图 1所示。

根据桥型特点，钢梁架设使用 2台架梁起重机，从两端向中间采用逐节对称悬拼辅以吊索塔架的施工方法，两边跨要求 吊机-次站位架设 2个节间，中跨要求隔节间架设。

1 总体方案设计1.1 吊机在桥上的作业位置吊机在桥上的作业位置是方案设计和确定 吊机主要技术参数的最重要的问题。它决定了起重机的作业幅度、吊装取物方式、是否采用全回转 、后锚固位置。

该桥最大杆件质量为68 t，采用整体式节点，节点前拼接，因此吊机宜处在节点后工作。根据桥型特点，考虑到钢梁运输和拼装方式，采用起重机站位于待架节间后-个节间处作业。对于岸上边跨平弦桁架梁，起重机回转到侧面于栈桥上取梁，-次站位可架 2个节间。对于水上跨中部分的拱梁，起重机从前方公路桥面取梁，隔-个- 72 - 1)设锚钩维持平衡锚钩设在底盘上，锚钩可承担吊机工作时的向上反力以保持整机平衡。设置锚钩后，整机质量可大大减轻，锚钩既可供-定的水平约束，又可防风。锚钩设有 2处，其布置能满足架梁起重机工作时的稳定性要求和钢桁梁的结构特点，并避开了钢桁梁上的节点位置。

2)设调平机构维持回转支承以上部分始终处于水平状态为保证架梁吊机能在拱桥上正常架梁，上下底盘尾部设置螺旋调平机构，可以无极调整，始终保持上底盘处于水平状态，使在拱桥上架梁起重机的操作与在平直梁段的操作同样方便。左右两侧调平机构之间可实现互锁，亦能够解锁进行单独动作。

调平机构为-对 Tr 300 X 48(p24)螺旋机构，采用螺旋传动将旋转动作转化为直线动作，达到上底盘调平的 目地。螺杆下部采用铰轴安装于下底盘上，上部与装在上底盘上的大螺母旋合。

大螺母在电机及减速器的带动下旋转，从而带动上底盘绕上下底盘连接铰轴旋转，实现吊机上底盘保持水平状态的功能。

螺母的转动速度为 1.5 r/min，对应上底盘的调整速度为59 mm/min，整个螺母的行程可达到6 m，对应下底盘可停在 0～32。的任何位置。

《起重运输机械》 2013(2) 螺杆采用无缝钢管制造，为提高传动效率，采用双头螺纹，螺杆的螺旋升角可保证机构停止工作时自锁。螺母采用类似吊钩横梁的结构形式，为整体合金钢锻件。

1.3 走行方式吊机需要在 32。的坡道上走行，传统的减速器驱动行走台车行走的方式不能满足此桥 32。的爬坡要求。卷扬机牵引行走具有安全可靠、速度可调的特点，故选择卷扬机牵引行走方式。

吊机牵引前移机构主要 由牵引卷扬机、行走台车、行进轨道、动滑轮组、定滑轮组及锚定拉板等组成。吊机通过安装在上底盘结构上的牵引卷扬机、安装在前行走台车上的牵引动滑轮组、安装在钢梁节点上方锚固拉板上的牵引定滑轮组，利用钢丝绳的牵引来实现整机的前移动作。

牵引卷扬机采用 2台左右对称电动慢速卷扬机，卷扬机中上部出绳。该卷扬机设有过/欠缠绕保护装置，在高速轴端采用电力液压块式制动器，在低速端设有失效保护盘式制动器，高、低速制动器均能满足单独制动要求。

行进轨道 由轨排和方钢组成，轨排铺设在上弦杆顶部并将其用 u形螺杆锚固好，铺设长度为 2个 15 m节间。当吊机完成前方节间杆件的架设后，将后方节间轨排的 u形螺杆拆除，利用副钩将后方节间的轨排提升并转移到前方，将其芭到上弦杆顶部。轨排长度设定为 4.5 m和 1 m两种，满足钢梁上弦杆宽度及弦高变化的安装要求。

1.4 主要技术参数整机工作级别 A5，额定起重量 70 t(主钩)/15 t(副钩)；主钩起升速度 0～6 m/min(满载)，0～12 m/min(空载)；副钩起升速度 0～12 m/min(满载)，0～24 m/min (空载)；变 幅速度0-4 m/min；吊臂变幅角度 18.6。-79.6。；最iJ'，/最大工作幅度 8 m/36 rn；起升高度 105 m (轨道面以下 70 m)；最大起重力矩70 t×28 m；回转角度主钩 ±90。副钩 360。；回转速度0～0.5 r/min；爬行角度 0。～32。(上坡)；工作时前后支顶间距12 m；工作时横向支顶间距 15 1TI；工作时单个前支点的最大反力≤198 t；工作时单个后锚的最大拉力 ≤60 t；整机装机容量300 kW；整机质量<220 t。

2 总体设计计算如图 1所示，该起重机的起重力矩达 700 kNX26 1TI，并能实现31。坡度上完成起吊。该起重机《起重运输机械》 2013(2)比传统的全回转架梁 吊机多出-套爬坡机构、-套下底盘、-套 自动调平机构，自重要求限制在220 t以内。在保证起重机技术性能的前提下，将其质量控制在许用范围内，对其设计意义十分重大。

1.三角架 2.主起升机构 3.变幅机构 4.转台5.牵引爬升机构 6.底盘 7.调平机构 8.行走台车9.后锚固 l0.轨道 11.前支点 12.前锚固13.回转机构 14.变幅 15.吊臂 16.主钩 17.副钩图 1 起重机结构示意图总体计算主要用于确定整机的性能参数，主要包括确定起重机的工况，整机的工作级别，并以此来确定起重机的载荷及其组合，以及用于确定起重机控制系统的起重曲线等；确定整机的几何参数、整机稳定性参数和机械动力学参数等。

在确定了整机的几何参数 (幅度、支点位置、调平角度等)后，进行整机总体计算。在进行总体计算前，在满足整机几何参数的前提下，首先通过对吊臂长度、吊臂铰点位置、三角架高度、三角架前后铰点距离、起升机构及变幅机构位置调整，确定吊臂结构受力、变幅受力、三角架的结构受力及转台结构受力等，同时确定起升及变幅机构的选型计算。对起重机单个部件单独进行结构计算，考察部件的强度及刚度。通过对上车回转部分所有部件重心相对于回转中心偏心力矩的计算，并与起重力矩做代数运算，综合作用于回转支承上的集中力对底盘部分进行结构验算，考察底盘结构的强度、刚度，确定调平机构的选型和计算。并通过作用于回转支承上的力矩及集中力确定回转机构的选型。

该起重机为多支点的超静定系统，为了计算方便，对于整机的稳定性参数确定，通常把起重机的底盘结构刚化，将超静定问题利用整机的对称性转化为- 73 - 方便计算的静定系统，再利用整机重心对支点的偏心力矩、起重力矩及集中载荷计算整机的支反力，并以整机的支点反力确定锚固及行走机构。

通过对整机几何参数及不同工况值的调整，反复优化，确定了最佳的设计方案。

3 有关设计技术问题的解决方案3.1 大起升高度时如何防止吊钩钢丝绳打绞1)主起升动、定滑轮组采用垂直90。方 向布置，有效加大钢丝绳间距 ，提高吊钩抗扭转性能，保证大起升高度时钢丝绳不打绞。

2)主、副钩起升钢丝绳采用不旋转钢丝绳，并在主、副钩起升钢丝绳死头处加装防转套，充分保证大起升高度时钢丝绳不打绞。

3.2 支点处钢梁的局部强度为满足钢梁腹板局部承压的受力要求，前后支顶下部设置有钢垫块，以确鲍支反力传递到腹板上，钢支座宽度满足钢梁局部受力要求。

3.3 变幅机构的问题1)为了减小变幅动作对吊臂的扭转力矩，变幅滑轮机构采用中间进绳，再向两边缠绕，中间必须通过三角架上的平衡滑轮组，这样有利于动滑轮组的动态平衡。

2)变幅缠绕系统采用拉臂绳结构∩通过接长拉臂绳，满足在利用原有变幅绳基础上接长吊臂的使用要求。

3.4 钢丝绳在卷筒上排绳整齐1)严格控制卷筒长度，将卷筒的钢丝绳入绳角度控制在 2.5。以内。

3)钢丝绳的旋向要与滚筒的旋向匹配，左旋卷筒配右旋钢丝绳，右旋卷筒配左旋钢丝绳。

3.5 前走行台车抗倾覆稳定性为了避免上陡坡时因重心后移而造成前走行台车前轮翘起的情况发生，下底盘与前走行台车连接铰座下沉且偏心靠前布置，保证牵引过程中前走行轮始终有正压力。

4 整机安全保障系统1)所有卷扬机配有超速开关，直接向主控系统提供信号，保证工作机构不超速。

2)所有卷扬机低速端均设置有失效保护制动器，可满足单独制动的要求。低速端失效保护制- 74 - 动器液压站配有蓄能器，可有效地保证系统压力恒定，而且电机无需长期工作，节约能源。

3)为防止吊臂后倾，三角架上除了安装有吊臂防后倾装置，为了避免误动作，还安装有极限限位开关。

4)设有回转对中装置及回转角度检测系统，司机室内可动态监视起重机的回转角度，并 自动切换吊重曲线，防止司机误操作。

5)回转机构除了配有常闭式电磁制动器外，还设有回转机械锁定装置，防止行走及大风时上车发生转动。

6)该机安装有力矩限制器，当吊重力矩超过规定值时，将自动切断起重机向危险方向运行(吊钩上升或吊臂变幅下降)，并发出声光报警，以提醒操作人员，此时起重机只能向安全方向运行。

7)主起升、变幅和副起升卷扬机上安装有上下限位开关，牵引卷扬机安装有钢丝绳过欠缠绕限位开关。当相关机构运行到极限位置时，可 自动切断运行，使机构只能向安全方向运行。

5 结束语WD70型全回转爬梁起重机的研制为南钦铁路专线重点工程-邕江特大桥的顺利架设提供了必要的技术装备，主要技术性能参数制定合理，符合设计和安全规范要求，也为今后同类桥梁的施工提供了工法保证。

WD70型全回转爬梁起重机作为国内先进的架梁起重设备，将全回转工作模式应用到爬坡架梁起重机上，在满足架设要求的前提下真正实现了- 机到顶”(不需另外辅助吊装设备)的架梁施工工法，完成邕江特大桥所有钢桁梁、桥面板、拉索锚箱的架设和安装，还具备了自架 自移功能，属国内首创。该机操作简单，功能齐全，对桥梁作用力小，取得了良好的经济及社会效益，也为同类型的架梁起重机的设计提高了全新的设计理念。