dd800帶式肋臂式起重機(jī)的技術(shù)分析

dd800帶式肋臂式起重機(jī)的技術(shù)分析

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)sd80固定式桅桿收割機(jī)是江西彭澤核電廠項(xiàng)目的大型運(yùn)輸碼頭。它是江西彭澤核電廠項(xiàng)目上的大型設(shè)備的海上和大型設(shè)備的上下水工作，可以實(shí)現(xiàn)上升和變幅操作的特殊收割機(jī)。該起重機(jī)的額定起重量為800t,起升高度在碼頭面上為23m,在碼頭面以下為18m。800t桅桿吊桅桿起重機(jī)由人字桿臂架、撐桿、拉索、主起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)(防傾覆機(jī)構(gòu))和設(shè)備就位機(jī)構(gòu)等七部分組成,金屬結(jié)構(gòu)自重約263t,主鉤最大起重量800t(吊鉤下,雙吊點(diǎn)2×400t),最大工作幅度為25m(Qmax≤800t)/32m(Qmax≤450t),最小工作幅度為10.5m。人字桿臂架長度40.9m,撐桿長度約29.0m,拉索總長度約44.0m,背風(fēng)地錨采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式(施工時(shí)拉環(huán)預(yù)埋件與鋼筋焊接一起),背風(fēng)地錨距離臂架回轉(zhuǎn)中心距離為57m,臂架結(jié)構(gòu)為桁架式。設(shè)計(jì)使用壽命20年。二、主要技術(shù)三、結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)本機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)機(jī)房、司機(jī)室、梯子平臺(tái)等組成。結(jié)構(gòu)有吊臂、撐桿、拉索、下鉸座和背風(fēng)錨固預(yù)埋件;工作機(jī)構(gòu)有起升和變幅機(jī)構(gòu)。該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn),操作方便準(zhǔn)確。(一)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)本機(jī)金屬結(jié)構(gòu)安全、可靠、耐用、自重輕。結(jié)構(gòu)滿足各種工況下的強(qiáng)度、剛度、疲勞、局部穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性要求。主要承載結(jié)構(gòu)件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單,受力明確,傳力直接,避免應(yīng)力集中,在制造中采取相應(yīng)措施,提高使用壽命。吊臂和撐桿結(jié)構(gòu)簡單,受力明確,傳力直接,最大程度上減小應(yīng)力集中。所有的鋼板、型材在焊接前經(jīng)過平整和表面噴丸除銹處理,板材的下料采用自動(dòng)切割機(jī)成形。(1)吊臂及下鉸座。人字臂架采用桁架式鋼結(jié)構(gòu),材質(zhì)為Q345D,吊臂總長40.9m,總重151.1t。臂頭安裝有起升定滑輪組、變幅滑輪組。臂頭變幅定滑輪組采用雙向鉸接型式,有利于平衡軸承的軸向力;主起升定滑輪組和變幅滑輪組均為兩排,便于維護(hù)時(shí)裝拆滑輪軸。其次在集中潤滑時(shí),減少單個(gè)軸的長度,保證了油路末端的油壓,使?jié)櫥湍艿竭_(dá)每片滑輪軸承;另外,在每片滑輪的側(cè)邊,均加裝側(cè)向油孔,便于對(duì)單個(gè)滑輪的軸承進(jìn)行流油潤滑。吊臂臂頭主要由副臂、上下蓋板、頭部拉環(huán)、下橫梁及腹板構(gòu)成,將整個(gè)臂頭部分連接成一個(gè)整體。吊臂臂頭上部主要受拉,頭部拉環(huán)采用一塊整板,拉環(huán)開孔后插入焊接,承力焊縫為剪力焊縫。當(dāng)定滑輪組受力時(shí),能夠直接通過腹板將力傳遞給主結(jié)構(gòu)。吊臂下鉸座結(jié)構(gòu)形式為鋼板拼接成的底座,吊臂與下鉸座之間采用大銷軸連接,其軸套采用銅套。下鉸座和預(yù)埋在碼頭上的錨固件通過螺栓連接成一個(gè)整體。(2)撐桿及拉索。撐桿和拉索組成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)輕便,受力明確,傳力直接。撐桿采用820×16焊接鋼管,材質(zhì)為Q235B;拉索采用國內(nèi)知名品牌成品拉索。撐桿鉸點(diǎn)與吊臂共用下鉸座,采用銷軸連接,銷軸材料為40Cr鍛件,使水平力部份得以抵消。撐桿頂部安裝變幅定滑輪組、變幅導(dǎo)向滑輪組、變幅平衡滑輪。總重約為51.5t。(二)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)本機(jī)能做起升和變幅動(dòng)作,起升和變幅機(jī)構(gòu)可獨(dú)立作業(yè)。起重機(jī)各機(jī)構(gòu)起動(dòng)、制動(dòng)加速度完全能滿足核電站重大件對(duì)運(yùn)輸狀態(tài)的水平、垂直加速度的安全要求。機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí),速度逐漸遞增,最高速度為額定速度,加減速度時(shí)間由PLC控制。機(jī)構(gòu)制動(dòng)在速度幾乎為零時(shí),制動(dòng)器制動(dòng),保證工作安全平穩(wěn)。桅桿吊各機(jī)構(gòu)工作時(shí)安全可靠,工作平穩(wěn),工作時(shí)的振動(dòng)和噪聲應(yīng)符合規(guī)范要求。起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)等主要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用交流變頻電機(jī)。各相關(guān)的機(jī)構(gòu)設(shè)置必要的聯(lián)鎖及安全保護(hù)裝置。吊臂在起升的最大角度時(shí),重大件與吊臂之間保留安全距離。(1)主起升機(jī)構(gòu)。主起升機(jī)構(gòu)由電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)、制動(dòng)器、卷筒、滑輪組、吊鉤等組成。兩臺(tái)主起升卷揚(yáng)機(jī)各采用一臺(tái)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)減速器,減速器的輸出軸通過一級(jí)開式齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)卷筒,鋼絲繩分別通過起升機(jī)構(gòu)定、動(dòng)滑輪間作20倍的纏繞,鋼絲繩額定拉力為26t,電機(jī)功率為75kw,吊鉤起升速度0.6m/min,卷筒容繩量為700m,卷筒采用35#鑄鋼結(jié)構(gòu)。電機(jī)為ABB公司的QABPz315M8A交流變頻電機(jī)。減速器型號(hào)為H3SH11,系FLD公司產(chǎn)品,為雙輸入/單輸出軸設(shè)計(jì),其一個(gè)輸入軸通過鼓型齒式聯(lián)軸器接變頻電機(jī),兩輸入軸各接一個(gè)型號(hào)為YWZ5——500/125的制動(dòng)器,輸出軸帶一級(jí)開式齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)卷筒。主起升機(jī)構(gòu)設(shè)置三套常閉式制動(dòng)器,減速器的輸入軸上裝設(shè)一個(gè)運(yùn)行制動(dòng)器和一個(gè)緊急制動(dòng)器,該制動(dòng)器為電力液壓盤式制動(dòng)器。低速軸的卷筒上裝設(shè)一套(兩個(gè))安全制動(dòng)器,其型號(hào)為SBD250,為液壓鉗盤式制動(dòng)器。在正常工作時(shí),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行前先將緊急制動(dòng)器和卷筒安全制動(dòng)器打開,當(dāng)兩套制動(dòng)器完全打開后給主電機(jī)發(fā)出指令,主電機(jī)開始運(yùn)行,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的扭矩建立并達(dá)到要求時(shí)工作制動(dòng)器打開,關(guān)閉時(shí)先電氣制動(dòng)后再由工作制動(dòng)器機(jī)械制動(dòng),當(dāng)電動(dòng)機(jī)完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后緊急制動(dòng)器和安全制動(dòng)器再關(guān)閉。電路中設(shè)有緊急停止,當(dāng)發(fā)生故障或其它原因需要緊急停止時(shí),按下急停按扭三套制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作,保證整過機(jī)構(gòu)的安全,如系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)非正常(超載、超速等)工作報(bào)警會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行并緊急制動(dòng)。系統(tǒng)中還設(shè)有過、欠纏繞保護(hù)裝置,控制提升高度的上下報(bào)警和限位。在起升機(jī)構(gòu)中還設(shè)有各種安全保護(hù)的聯(lián)鎖開關(guān)。主起升機(jī)構(gòu)在吊臂頂部定滑輪組下加設(shè)重錘式高度限位,防止主起升機(jī)構(gòu)的高度限位出現(xiàn)故障造成吊鉤沖頂。(2)變幅機(jī)構(gòu)。變幅機(jī)構(gòu)由變幅卷揚(yáng)機(jī)、撐桿上的定滑輪組、吊臂頭部的動(dòng)滑輪組、鋼絲繩和平衡滑輪組成。變幅卷揚(yáng)機(jī)通過一根鋼絲繩通過平衡滑輪在變幅機(jī)構(gòu)定動(dòng)滑輪間作20×2倍的纏繞,鋼絲繩的兩端通過轉(zhuǎn)向滑輪分別進(jìn)入變幅卷揚(yáng)機(jī)的兩個(gè)卷筒,鋼絲繩額定拉力為26t,電機(jī)功率為75kw,臂頭動(dòng)滑輪組移動(dòng)速度0.6m/min,卷筒容繩量都為350m,卷筒采用35#鑄鋼結(jié)構(gòu)。電機(jī)、減速器、制動(dòng)器等的選型都與起升卷揚(yáng)機(jī)一致。聯(lián)接及控制形式也是一樣。(3)副起升機(jī)構(gòu)。副起升機(jī)構(gòu)由副起升卷揚(yáng)機(jī)、吊臂副臂的定滑輪組、吊鉤滑輪組和鋼絲繩組成。副起升卷揚(yáng)機(jī)通過一根鋼絲繩在副起升機(jī)構(gòu)定動(dòng)滑輪間作6倍的纏繞,鋼絲繩額定拉力為10t,電機(jī)功率為90kw,吊鉤起升速度8m/min,卷筒容繩量為150m。電機(jī)為ABB公司的QABPz315M6A交流變頻電機(jī)。減速器型號(hào)為H2SH10,系FLD公司產(chǎn)品,為單輸入/單輸出軸設(shè)計(jì),其中輸入軸通過鼓型齒式聯(lián)軸器接變頻電機(jī),輸入軸接一個(gè)型號(hào)為YWZ5-500/125的制動(dòng)器,輸出軸帶一級(jí)開式齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)卷筒。在碼頭處預(yù)埋有錨墩,副起升吊鉤通過鋼絲繩與錨墩連接,起到防傾覆作用。(4)起升機(jī)構(gòu)及變幅機(jī)構(gòu)安全裝置。A、最大起升高度前的減速限位器;B、最大起升高度時(shí)的自動(dòng)停止限位開關(guān);C、極限起重高度重錘限位器;D、最低位置前的減速限位器;E、最低位置時(shí)的自動(dòng)停止限位開關(guān);F、超負(fù)荷報(bào)警裝置:Ⅰ.起升負(fù)荷達(dá)90%額定值時(shí),司機(jī)室內(nèi)燈光顯示,提示操作司機(jī)不要超載;Ⅱ.起升負(fù)荷達(dá)100%額定值時(shí),燈光顯示和聲音報(bào)警,提示操作司機(jī)不要超載;Ⅲ.起升負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷的110%時(shí),燈光顯示和聲音報(bào)警,延時(shí)斷,停止起升,但允許向安全方向運(yùn)行,延時(shí)斷電后一次性鎖定,當(dāng)載荷信號(hào)降至95%額定起重量極限位以下,才恢復(fù)各機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行。G、起升和下降超速保護(hù)裝置;H、超速保護(hù)裝置;I、防桅桿臂架后傾裝置。四、基于anasas的液壓系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)由于本起重機(jī)是用于江西彭澤核電項(xiàng)目大件設(shè)備卸船和大件設(shè)備檢修時(shí)的上下水作業(yè)。使用場(chǎng)合比較特殊,要求安全系數(shù)非常高,在起重機(jī)設(shè)計(jì)之初就把起重機(jī)能夠更加安全、可靠、穩(wěn)定、簡便的工作運(yùn)行作為主要的研究課題。因此在設(shè)計(jì)中采用以下的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用了比價(jià)簡單明確的受力模型,并采用ANSYS有限元軟件對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化,力求使結(jié)構(gòu)受力明確,避免應(yīng)力集中,結(jié)構(gòu)自重輕,并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了屈曲穩(wěn)定性分析,計(jì)算時(shí)不僅考慮了正常工作工況,還考慮了安裝、維修工況以及颶風(fēng)和地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。(2)采用了先進(jìn)的安全保護(hù)系統(tǒng);包括制動(dòng)器管理、急停保護(hù)、超速保護(hù)、超程保護(hù)、電機(jī)保護(hù)、載荷承重與力矩保護(hù)、恒功率升速給定和大風(fēng)報(bào)警。(3)起重機(jī)設(shè)置了詳細(xì)的故障檢測(cè)分析系統(tǒng)和防誤操作系統(tǒng),能夠高效快捷的反應(yīng)起重機(jī)的故