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(伙计
大型造船龙门起重机设计要点
童晖
上海振华重工集团有限公司陆上重工研究院上海200125
摘要:分别对造船龙门起重机小车布置形式及主梁截面选择,載荷选取,对起重机静态特性、动态特性、
设计及制造工艺方面的重点问题进行总结。文中介绍的设计思路与方法,对今后同类机型的设计具有一定的借鉴意义。
关键词:造船龙门起重机;额定翻身重量;抬吊;柔性铰
中图分类号:TH213.5文献标识码:A文章编号:1001-0785(2011)08-0024-05
Abstract The paper respectively summ zes trolley arrangement and main girder section selection, load selection, static
characteristics, dyamic characteristics, key design and manufacturing technologies of the shipbuilding gantry cranes. The design
ideas and method indicated in the paper have certain reference significance for the design of similar models in future
Keywords: shipbuilding gantry crane; rated turn-over capacity; simultaneous hoisting; flexible hinge
随着造船龙门起重机(以下简称龙门吊)起
重量和跨度的不断加大,合理选择主梁变位值,
有效减轻整机自重,确定合理的静刚度和动刚度,
对节省投资成本,提高造船龙门起重机的安全性
都具有重要意义
1主梁与小车形式
(b)
主梁质量一般占到总重的40%~60%,主梁
的形式及小车的设计对于减轻整机质量来说非常
重要。图1所示为几种不同的小车结构及布置方
式。图1a所示结构需满足龙门吊开到装配车间内
部的要求,其主小车放在大梁的结构高度以下。
这样,可以在所需要的最大起升高度下使起重机
达到尽可能小的总高度。近几年来出现了带有上
下小车轨道的、适用于在空中分段翻转用的截面
形式。由于跨度越大,双梁龙门吊主梁侧向刚度
的问题就越突出,容易引起小车跑偏,故大跨度
的龙门吊多采用单梁形式。
2性能参数的确定
1)起升载荷
a)板梁、小车在内部行驶(b)梯形箱梁、钢丝绳
般下小车的额定载荷设定为额定翻升载荷
牵引上小车和悬式下小车(e)双梯形梁,机房式小车
(d)多室式箱形梁,机房式上小车,牵引式下小车
的0.55~0.6倍,或额定抬吊载荷的0.5~0.55
(e)带有桁架的双矩形梁,自行式小车()梯形
倍。在某些情况下,由于船体分段质量的分布不
箱梁,带有2部边小车和悬式下小车
均,会致使上小车2吊钩载荷存在吊重差,为了
图1主梁与小车形式
保证起重机安全,故一般电气上设定2吊钩间的
载荷差不能超过上小车单钩载荷的30%。这样,刚性腿传递。当刚性腿能承受较大扭矩和上小车
就要求大梁能够承受较大的扭矩,这个扭矩仅向轮压稳定性及行走机构打滑性能允许的情况下,
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《起重运翰机械》2011(8)
上小车2吊钩之间的吊重差可达到上小车单钩载轮摩擦传递是不安全的,容易使车轮打滑。有些
荷的50%
造船龙门起重机为了防止小车吊装过程中打滑,
2)倾斜拉力
在上小车传动轴上用2个小齿轮,在下跑车的传
用龙门吊进行倾斜拖拉是不允许的,但在使动轴上通过1个小齿轮与齿条啮合,齿条沿纵向
用中不能避免的倾斜力需要在设计中考虑。使用固定在主梁上,这种设计是安全的,也是必
上小车和下小车调运船体时,2部小车行驶的速度要的
不一样和分段翻身时钢丝绳离开垂直线而没有适
3)风载荷
时调整,如图2a所示。钢丝绳拉力的水平分力对
造船区一般位于沿海或者内河风力较高的地
起重机小车轨道理论上没有反作用。但是有些特方,主梁、门腿、上下小车、船体等的风载荷应
殊情况下会有所不一样,如果把翻身的分段无意分别计算。双梯形梁的风力系数要比单箱梁风力
中放在地面上并且其中有1个提升机构卸载,例系数要小。由于工作时的风载荷对行走机构的大
如下小车卸载,如图2b所示。在这样的情况下,小起决定性作用,故双梯形梁所需行走机构的电
一般假定钢丝绳在小车行驶方向偏斜垂直线10%,机功率,齿轮箱大小及电力消耗相对也较小。造
在大车行走方向倾斜5%进行计算,下小车起重量船龙门吊与造船门机相比,不会因为超载等缘故
应大于翻身重量和额定抬吊重量的50%。
而发生倾覆,只需考虑在暴风情况下,整机的稳
定性。当造船龙门吊不工作时,一般要求,小车
都停于刚腿处以达到所需要的抗倾覆稳定性,同
时对主梁减小上拱衰减或下挠有益
为了节省船坞或船台的建造费用,在暴风警
报时起重机需行驶到轨道的终端,固定在锁紧装
置上。这个措施的优点除了绝对安全的承受风力
Hi=H
外,还可以使整条行驶轨道的基础仅需按工作中
水平力的要求敷设。由于造船龙门吊的高度一般
很高,轮压受风力力矩影响较大。仅需在终端前
的一段考虑承受暴风产生的轮压,这样就节省了
大量的费用。
4)起重机偏斜运行产生的偏斜载荷
造船龙门起重机由于车轮直径、车轮打滑、
电动机转速差等原因,龙门架不允许有较大偏斜,
H=Ho
柔腿相对于刚腿的容许偏斜量f≤0.3%L2]。
f=1+2+/3+f4+月s
式中:f为主梁水平弯曲引起的变形量;2为
图2双小车产生倾斜拉力分析图
柔腿的弯曲变形量;月为刚腿的弯曲变形量;为
刚腿扭转角引起的变形量,fA=L,O4为刚腿上
有时船体分段重量的分布不均,会致使上小
车2吊钩載荷存在吊重差,故一般电气上设定2部相对大车轨道的转角且有a=-m=.180
其中
吊钩间的载荷差不能超过上小车单钩载荷的7m为刚腿结构可承受的最大工作扭矩,G为剪变
30%。为了防止生产中,钢丝绳角度急剧变化,
故有时要求上下小车行走的同步偏差在整个行走模量且有G
E
为截面积惯性矩;为
范围内不应大于起升高度的1%,最大不超过大车车轮间隙引起刚腿上部偏移量,/s=3l2
500m。在造船过程中把分段调运船体或者翻身
过程中,不可避免地存在很大的水平力,仅靠车为大车车轮间隙引起的刚腿上部转角且有.6
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