桥式起重机小车结构提升研究与应用_张婷.pdf

桥式起重机小车结构提升研究与应用张婷（晋能控股煤业集团四老沟矿，山西大同037000）摘要：设计了一种桥式起重机主副小车结构的优化方案，经过优化的小车实现主副钩同步、主副小车间距可调、主副小车独立，该设计能够满足多种特殊吊装要求，适用面更广，为其他场地提供了一种好的优化实践案例，具有较高的借鉴和实用价值。关键词：桥式起重机；小车结构；主副小车；间距中图分类号：TH215文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0108-020引言大型设备的安装都离不开桥机，尤其在特殊的工作环境中只能使用少量的桥机完成工作，难免出现使用频繁和联合吊装的情况。在以往传统的吊装工作中，基本是主副小车一体的形式，所以想要调整主副小车间距是不现实的，这就在吊装大型尺寸的设备时出现吊装能力不足的情况。某抽水蓄能电站希望通过对桥机主副小车的结构改进来提升其吊装能力，进而实现桥式起重机主副小车既能够满足以往的吊装要求，还能实现主副小车间距可调功能，这样就增强了设备吊装实用性和稳定性；再者，该设计是在原有基础上的改进，能够提升效率同时大大减少成本投入，尤其在整圈转子磁扼吊装工作中，能够凸显其吊装效率，在实现平稳吊装基础上还能够节省出一台桥机用于其他工作，设备的利用效率大大提升。1主副小车结构改进目的及改造过程1.1桥式起重机所在电站概况某抽水蓄能电站具有 1 800 MW 的装机容量，装有两台桥式起重机，是一种双梁单小车双钩室结构的，主要用于前期的工厂建设以及后期设备检修。现用的两台桥式起重机使用的最大起吊场景是质量达400 t 的发电电动机转子。但是该设备经常受到主副钩极限位置的影响，只能将主副钩间距保持在 1 500mm 以内。同时，考虑到发电机大轴是长达 9 800 mm左右的一体轴结构，所以会产生组装斜拉情况，导致不能进行转子整圈磁扼分段吊装。针对现在的吊装工况，考虑到后期的设备检修等因素，对当前现有 2 台250 t 桥机进行结构方面的提升具有很大的意义1-3。1.2改进目的及要求针对现行电站出现的设备安装较多，对于起重机的场景多的情况，尤其还会遇见施工过程中用到桥机的大型重装设备的起吊工作，这就涉及到运用主副钩联合起吊的情况，对吊车的要求提升，再加之后期的检修工作量大等问题，所以对现有桥机结构进行提升优化是最为快速且有效的方式4-6。通过在整圈磁扼吊装、协同吊装和设备检修几个方面的综合考虑，制定了桥机主副钩结构的整体提升优化方案。最终认定将主副小车连接在一起是使用螺栓连接的方式进行，这样即达到主副钩联合起吊的要求。考虑到转子磁扼吊具尺寸的不定性，所以专门设定了桥机主副钩变距的方案来满足其吊装要求7。2结构优化1）在此方案中，主副小车之间的连接通过连接杆完成，在加以连接螺栓进行固定；在连接杆两端预设了后期链接螺栓用的连接孔，然后将两个小车上设计的连接孔进行链接，这样就将主副钩间距改变，小车的主副钩均设定下自己小车的中间位置，这样就做到重量的均衡配置，整体结构更加科学稳定，改造后的主副小车结构图如图 1 所示。传统桥机工作时，其中主副小车的链接主要是通过螺栓实现的，这样的结构设计不仅是出于对主副小车稳定方面的考虑，同时还考虑到主副钩极限工作方面。这样可以在确保主副钩之间需要距离变化时，灵活的变换主副小车之间连杆的长度来实现小车之间的距离，可以满足小件吊装的同时也适用于大件的吊装，这样极大提高了大件设备吊装的安全性，缩短传统分组吊装耗费的多倍工时。2）设计中还加入联动控制装置，如下页图 2 所示。桥机需要一起进行吊装时，由于主副钩承载的重量不同，所以会导致其重心偏移的问题，那么保持主副钩同步进行至关重要。两小车在协同行进时，需要收稿日期：2022-04-18作者简介：张婷（1990），女，山西大同人，本科，毕业于辽宁工程技术大学，助理工程师，研究方向为煤矿机电。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.043图 1改造后的主副小车结构主小车连杆（小车左右两端各一根）连接螺栓连接螺栓副小车主钩副钩优化改造2023 年第 6 期副钩始终保持从动运动，通过主钩的控制来驱动主副钩的工作，这就能够使得主副钩能够协同工作。两车在协同工作时，桥机主副钩上安装绝对值编码器，可以完成对主副钩行程的实时监测，PLC 将绝对值编码器的测量值与所需距离数值实时对比调整，一旦遇见数值出现偏差的情况会控制主副钩的电机变频器的转速，保持主副钩的同步运行8-9。如图 2 所示的吊装控制要求，通过与多方的商讨与验证最终得出该设计的方案是可行的，且作出明确指示，本方案如果要满足本厂情况，需要采用主副钩联合起吊的情况，所以在设计中必须利用主副小车可变距方案，这样能够很大程度上缩短改进提升工期与成本。在设计完成初步的验证后，决定设定 1 500 mm作为桥机主副钩固定工作距离，在进行重型装备如转子磁扼吊装时，保持主副钩距离在 3 400 mm 左右，还要确定在联合起吊时，桥机主副钩相差要保持在 25mm以内，所以联合起吊速度小于 0.6 m/min 左右。如图3 和图 4 所示，为电厂的转子磁扼模拟吊装图和剖面图。3实际应用本设计方案在制造完成后，新桥机设备完成装备，并且对其进行实际的吊装实验，并对其协同吊装进行现场演示。在验证其效果后，最终得出设计的桥机的主副钩的上下速度以及误差都远远达到吊装的要求，并且能够将主副钩距离保持在 1 500 mm 和3 400 mm，也能够实现其极限条件下的工作需求，所以也能够实现转子磁扼整圈吊装及磁扼吊装。在经过现场吊装验证后，桥机的主副钩保持了小于 5 mm 的同步运行偏差，达到吊装磁扼组装需求。同时，也达到单台桥机完成转子磁扼整圈吊装的工作，这就能够使得转子磁扼的组装工期明显减少，腾出设备吊装其他设备，设备使用率大大提升，减少了吊机长时间占用的情况，缩短了整个工期。在对提升后的工作统计中得到，对于电机转子安装，首段磁扼需 3 d，但是后续几段磁扼安装可以保持在 1 段/d，总工期只需 10 d。如图 5 所示，为转子磁扼现场吊装13。还需要注意的是，设计中的主副小车额定起重量并未保持一致，主钩为 250 t 的最大起重量，副钩为50 t 的最大起重量，实行联合起吊工作时，对于其吊装安全考虑是必要的，对每台吊钩的起重量保持在八成之内。设计中充分考虑其部件中钢丝绳荷载和关键部件的寿命各方面，极大保证了提升后桥机的安全性。与改进提升前的桥机相比，在应用了设计中的结构进行吊装时，对于电机的各种大件的吊装凸显出其明显的结构优势。本结构在实际的吊装中能够依据吊装设备尺寸来变换主副小车间距，这就能够满足大部分吊装的要求，同时还能够实现安全高效的协同吊装，不仅节约了成本，也极大提升了吊装能力。4结论针对当前桥机主副小车在具体吊装场地的吊装要求上的问题，设计了提升桥式起重机吊装能力的结构优化方案，最终在实际的吊装现场验证后表明：1）设计提升后的桥机实现了起重机主副小车的图 2主副钩同步流程图 3转子磁扼吊装三维示意图图 4转子磁扼吊装剖面图 5首段磁扼吊装系统待机系统待机开关状态监测开关状态监测主起升机构副起升机构机构正常机构正常联合起吊模式操作档位（主钩）变频器启动变频器启动电机工作辅助运行制动器制动器开闸限位电机编码器开闸限位电机编码器电机工作辅助运行制动器制动器约 26 t200 mm约 12 600 mm3 400 mm（下转第 112 页）张婷：桥式起重机小车结构提升研究与应用109机械管理开发第 38 卷参考文献1王赞.迈步式自移机尾的研究J.机电产品开发与创新，2017，30（1）：34-35.2金毅.带式输送机自移机尾的研究J.煤，2007，16（7）：10-11.3李建华.智能化带式输送机自移机尾的研发J.太原科技大学学报，2015，36（1）：64-67.4宋宇宁，徐晓辰.基于 SolidWorks 和 ANSYS 的液压支架顶梁疲劳可靠性分析J.煤炭工程，2019，51（1）：91-95.5马联伟.采煤机行星架可靠性分析与优化J.煤炭工程，2016，48（6）：128-131.6刘建良，张具安.双剪叉式升降平台结构设计及有限元仿真J.煤炭科学技术，2018，46（S1）：193-195.7冯林，王岩，赵小兵.基于 SolidWorks 的虚拟样机设计及有限元分析J.机械工程与自动化，2018（6）：92-93.8赵丽娟，李明昊，田震，等.刨煤机牵引块疲劳寿命分析与优化设计J.煤炭学报，2016，41（3）：776-781.9朱家洲.基于 SolidWorks Simulation 的立井井口缓冲装置制动梁的力学分析J.煤矿机械，2019，40（2）：65-68.10谢志宇，姚立纲，张俊，等.基于 SolidWorks 与 ADAMS 的章动减速器动力学仿真及动态特性分析J.机械传动，2018，42（10）：112-116.11王丰景.钢结构焊接变形与焊接应力研究J.工程技术研究，2017（4）：72-73.12李坤全，文睿.输送带接头疲劳强度实验台的分析设计J.煤炭技术，2018，37（8）：215-217.（编辑：王慧芳）Improvement and Application of the Tail Bearing Capacity of the Self moving Belt Conveyorin Coal MinesRen Jiawei（Mechanical and Electrical Department of Meiyukou Mine,Jinneng Holding Coal Industry Group,DatongShanxi 037003）Abstract:In order to achieve the efficiency and scientificity of comprehensive mining work,a new type of belt conveyor tail is designed forthe conventional self moving tail pulling process of belt conveyors in existing coal mine working faces.A model of the middle frame of theself moving tail is established,and extreme environmental parameter indicators are set to simulate the stress situation of the middle framebody.The structure is optimized to enhance its bearing capacity.The verification results show that after optimization,the maximum stressand displacement of the middle frame of the self moving machine tail are significantly reduced,and the stiffness is significantly improved.Its reliability and practicality are effectively guaranteed.Key words:belt conveyor;self moving tail;intermediate frame;structural optimization灵巧可分，且主副小车间距根据不同吊装要求进行调整；同时厂区的桥机在改进后实现主副钩协同运行，并且保持 5 mm 以内的运行偏差。2）优化提升后的桥机