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下載手機APP 隨著我國船舶工業的快速發展，所建船舶的噸位也越來越大，各地船廠大多由船台造船向船塢造船發展，船塢的主要配套設備——大(da)型(xing)造(zao)船(chuan)門(men)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)需(xu)求(qiu)迅(xun)速(su)增(zeng)長(chang)。由(you)於(yu)該(gai)類(lei)型(xing)起(qi)重(zhong)機(ji)大(da)多(duo)自(zi)重(zhong)較(jiao)大(da)，一(yi)次(ci)性(xing)投(tou)資(zi)高(gao)。目(mu)前(qian)該(gai)設(she)備(bei)的(de)單(dan)台(tai)建(jian)造(zao)費(fei)用(yong)有(you)些(xie)已(yi)超(chao)過(guo)上(shang)億(yi)元(yuan)，所(suo)以(yi)有(you)效(xiao)減(jian)輕(qing)整(zheng)機(ji)的(de)自(zi)重(zhong)，對(dui)節(jie)省(sheng)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)，降(jiang)低(di)建(jian)造(zao)費(fei)用(yong)，具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。
目前，大型造船門式起重機的結構形式主要有2種：雙梁門式起重機和單梁門式起重機。由於這2種zhong門men式shi起qi重zhong機ji各ge有you優you缺que點dian，到dao底di是shi單dan梁liang好hao還hai是shi雙shuang梁liang好hao，至zhi今jin沒mei有you定ding論lun，設she計ji人ren員yuan基ji本ben上shang是shi根gen據ju用yong戶hu的de要yao求qiu，但dan是shi無wu論lun是shi單dan梁liang還hai是shi雙shuang梁liang，減jian輕qing整zheng機ji自zi重zhong的de目mu標biao是shi一yi致zhi的de。
1設計思路
對於起重機的設計，設計人員要考慮2種載荷：有效載荷和無效載荷。所謂有效載荷就是l台起重機所能提升的最大載荷，即起吊貨物的最大起重量；無效載荷就是1台起重機的自重、風(feng)載(zai)荷(he)等(deng)影(ying)響(xiang)起(qi)重(zhong)機(ji)基(ji)礎(chu)的(de)載(zai)荷(he)。有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)和(he)無(wu)效(xiao)載(zai)荷(he)的(de)疊(die)加(jia)，構(gou)成(cheng)了(le)對(dui)起(qi)重(zhong)機(ji)基(ji)礎(chu)的(de)全(quan)部(bu)載(zai)荷(he)。所(suo)以(yi)對(dui)新(xin)設(she)計(ji)項(xiang)目(mu)而(er)言(yan)，設(she)計(ji)思(si)路(lu)就(jiu)是(shi)在(zai)不(bu)降(jiang)低(di)起(qi)重(zhong)機(ji)性(xing)能(neng)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，如(ru)何(he)最(zui)大(da)限(xian)度(du)的(de)減(jian)少(shao)無(wu)效(xiao)載(zai)荷(he)減(jian)輕(qing)對(dui)基(ji)礎(chu)的(de)壓(ya)力(li)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)基(ji)礎(chu)的(de)投(tou)資(zi)。對(dui)舊(jiu)設(she)備(bei)改(gai)造(zao)而(er)言(yan)，其(qi)設(she)計(ji)思(si)路(lu)就(jiu)是(shi)在(zai)不(bu)增(zeng)加(jia)輪(lun)壓(ya)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，如(ru)何(he)減(jian)輕(qing)自(zi)重(zhong)、提高有效載荷。
2種設計的目的，其實都是要在減輕整機自重上做文章。起重機的質量主要有2種：從形式上區分是結構質量和機構質量；從功能上區分是固定質量和移動質量。起重機的結構質量大約占整機自重的75％。所(suo)以(yi)合(he)理(li)地(di)確(que)定(ding)結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)，選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)結(jie)構(gou)參(can)數(shu)，對(dui)於(yu)減(jian)輕(qing)結(jie)構(gou)自(zi)重(zhong)，具(ju)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)效(xiao)果(guo)。上(shang)下(xia)小(xiao)車(che)是(shi)移(yi)動(dong)載(zai)荷(he)，降(jiang)低(di)上(shang)下(xia)小(xiao)車(che)的(de)質(zhi)量(liang)，可(ke)以(yi)改(gai)善(shan)主(zhu)梁(liang)的(de)受(shou)力(li)情(qing)況(kuang)(對於新設計項目)，或提高起重機的有效載荷(對於舊設備的改造)。大型造船門式起重機的主要結構分為主梁、剛性腿和柔性腿3大件，現就這3大件的結構選型及如何降低上下小車的自重逐項進行定性的分析。
2減輕主梁自重的措施
主梁是門式起重機的主要承載結構，大跨度門式起重機的主梁質量占到整機自重的50％～60％，所以合理的確定主梁的形式和結構參數，對減輕主梁的自重非常關鍵。確定主梁參數主要從以下幾個方麵考慮：
(1) 主zhu梁liang的de剛gang度du主zhu梁liang的de剛gang度du一yi般ban根gen據ju用yong戶hu的de技ji術shu規gui格ge書shu的de要yao求qiu確que定ding，如ru技ji術shu規gui格ge書shu沒mei有you此ci項xiang要yao求qiu時shi，可ke根gen據ju起qi重zhong機ji設she計ji規gui範fan確que定ding主zhu梁liang剛gang度du。主zhu梁liang的de剛gang度du用yong額e定ding載zai荷he和he小xiao車che自zi重zhong在zai跨kua中zhong引yin起qi的de垂chui直zhi靜jing撓nao度du反fan映ying，根gen據ju我wo國guo廣guang大da用yong戶hu的de實shi際ji情qing況kuang，其qi計ji算suan值zhi為wei跨kua度du的de1／750～1／800較合適。
(2) zhuliangdegaodushidangzengjiazhuliangdegaodu，keyouxiaojianqingzhuliangdezhiliang，danhuizengjiazhuliangdeyingfengmianji，dangzhulianggaoduguogaoshi，haihuisangshizhengtidexietiao。congxianzaideshejiqingkuangkan，duiyushuangliangjiegou，zhulianggaoduqukuadude1／14～1／18，大跨度(大於160m)時，其取值為跨度的1／16～1／18，小跨度時，其取值為跨度的1／14～1／16。對於單梁結構，可適當增加主梁的高度，以減輕主梁的質量，其取值為跨度的1／14左zuo右you為wei宜yi。如ru果guo主zhu梁liang高gao度du再zai增zeng加jia，雖sui然ran可ke減jian輕qing主zhu梁liang的de質zhi量liang，但dan外wai形xing喪sang失shi了le整zheng體ti美mei。該gai類lei起qi重zhong機ji是shi船chuan廠chang的de標biao誌zhi性xing建jian築zhu，有you時shi甚shen至zhi是shi某mou一yi地di區qu的de標biao誌zhi，其qi造zao型xing的de美mei觀guan與yu否fou，也ye應ying是shi設she計ji人ren員yuan考kao慮lv的de因yin素su之zhi一yi。
(3) zhuliangkuanduruguoshuozhuliangdegaoduyinweishoudaowaixingtiaojiandexianzhi，namezhuliangkuandudequzhi，jiangduizhuliangzhiliangdeyingxiangjuyoujuedingdezuoyong，zengjiazhuliangdekuandu，kejiangdizhuliangdezhiliang。eryingxiangzhuliangkuanduyinsuzhuyaoyou2點：一是上小車2鉤(gou)的(de)間(jian)距(ju)，二(er)是(shi)下(xia)小(xiao)車(che)的(de)軌(gui)距(ju)。對(dui)於(yu)船(chuan)廠(chang)門(men)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)，上(shang)小(xiao)車(che)的(de)鉤(gou)距(ju)較(jiao)小(xiao)，這(zhe)就(jiu)限(xian)製(zhi)了(le)主(zhu)梁(liang)的(de)總(zong)寬(kuan)度(du)，所(suo)以(yi)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)就(jiu)是(shi)如(ru)何(he)減(jian)小(xiao)下(xia)小(xiao)車(che)的(de)軌(gui)距(ju)。對(dui)於(yu)雙(shuang)梁(liang)結(jie)構(gou)，主(zhu)梁(liang)寬(kuan)度(du)(上麵板處腹板的中心距)取其高度(主梁的外形)的0．38～0．4倍較適宜。主梁太窄，其水平剛度太差，主梁太寬，將增加上小車的鉤距，給使用帶來不便。
(4) 合he理li選xuan擇ze板ban厚hou材cai料liao的de合he理li分fen配pei，是shi設she計ji人ren員yuan所suo要yao考kao慮lv的de因yin素su之zhi一yi。選xuan擇ze材cai料liao的de相xiang關guan尺chi寸cun與yu上shang下xia麵mian板ban相xiang近jin，可ke以yi減jian輕qing主zhu梁liang的de質zhi量liang。在zai確que定ding板ban厚hou時shi，主zhu要yao考kao慮lv2點：鋼板的強度隨著板厚的增加而降低；小車輪壓引起的腹板局部擠壓應力。根據目前常用的Q345板材，其主梁中間分段的上麵板厚度取34mm或50mm為宜，這樣可以有效地利用不同板厚的強度等級，充分發揮材料的性能。下麵板一般采用2塊板疊加使用，其中一塊板采用34mm厚度，另一塊板的厚度可根據需要在34～50mm之間選擇，這樣可以提高許用應力值。主梁腹板的選擇原則是2頭厚中間薄，最上麵的腹板，考慮到小車輪壓的作用，厚度取值在l8—22arm為宜，以4mm的厚度向中間遞減，中間一塊腹板的厚度一般取10～12mm。
(5) 等(deng)強(qiang)度(du)設(she)計(ji)雖(sui)然(ran)等(deng)強(qiang)度(du)設(she)計(ji)是(shi)每(mei)個(ge)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)所(suo)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)的(de)問(wen)題(ti)，但(dan)在(zai)該(gai)類(lei)門(men)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)主(zhu)梁(liang)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。合(he)理(li)的(de)選(xuan)擇(ze)主(zhu)梁(liang)的(de)分(fen)段(duan)長(chang)度(du)，不(bu)僅(jin)能(neng)大(da)大(da)地(di)降(jiang)低(di)主(zhu)梁(liang)的(de)質(zhi)量(liang)，而(er)且(qie)可(ke)以(yi)使(shi)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)簡(jian)便(bian)。根(gen)據(ju)鋼(gang)板(ban)的(de)長(chang)度(du)來(lai)確(que)定(ding)主(zhu)梁(liang)的(de)分(fen)段(duan)長(chang)度(du)，可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)主(zhu)梁(liang)的(de)焊(han)接(jie)量(liang)，提(ti)高(gao)結(jie)構(gou)件(jian)的(de)製(zhi)造(zao)質(zhi)量(liang)，降(jiang)低(di)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)。
(6) heliliyongcailiaocongduoniancongshiqizhongjishejidejingyanlaikan，henduoshejirenyuanwangwanghennanzhuyidaozhedian。yinweihenduojiegoushangdexijiebingfeishikeyigenjugongshijinxingjisuande，ershiyaopingshejirenyuandejingyanjilei，pingshejirenyuanduijiegoushoulidezhunquepanduan。zhuliangjiegouzhongdefuzhucailiaoyuezhanzhuliangzizhongde20％～30％，減少輔助材料的用量，對減輕主梁的自重非常重要，而一般設計人員對此沒有引起足夠的重視。因此設計人員考慮的原則是：在過去成功的結構設計上做減法，而不是作加法；分析力的傳遞路線，所使用的每一塊材料，都要明確其使用目的，不起作用的材料堅決不用。
3 減輕剛性腿重量的措施
剛性腿是門式起重機3大結構件之一，其結構形式和自重對整機的影響也不可忽略。剛性腿的形式一般分為倒“T”形和“人”字形結構，2種形式各有優缺點。倒“T”形結構簡單，電梯和扶梯布置方便，並有寬敞的空問布置電氣房，目前這種形式的剛性腿使用較多，但自重略重；而“人”字形結構正好相反。從設計的角度考慮減輕質量的關鍵是控製剛性腿的外形尺寸。剛性腿的上部尺寸，以往的經驗一般取主梁高度的1．2倍。但對於這種大型造船用門式起重機，其機構控製均采用變頻調速，其起、製動的衝擊力的減少，改善了結構的受力情況。所以剛性腿的上部尺寸可以根據需要(主要考慮電氣房的空間需求)取主梁高度的0．8～1．0倍，應力的取值為許用應力的0．7～0．8倍。
4 柔性腿的設計原則
柔性腿是3大結構件中自重較輕的結構件，其自重對整機的影響較小，設計的原則主要是考慮柔性腿的細長比，根據經驗柔性腿的細長比取85～90為宜。柔性腿的設計主要在於結構細節上的處理。上部與柔性鉸連接處傳力路線設計的合理與否是柔J眭腿設計是否成功的關鍵。
5 上下小車的減重措施
作(zuo)為(wei)移(yi)動(dong)載(zai)荷(he)，上(shang)下(xia)小(xiao)車(che)的(de)質(zhi)量(liang)對(dui)於(yu)整(zheng)機(ji)自(zi)重(zhong)的(de)影(ying)響(xiang)非(fei)常(chang)大(da)，小(xiao)車(che)質(zhi)量(liang)的(de)降(jiang)低(di)，主(zhu)梁(liang)自(zi)重(zhong)可(ke)以(yi)下(xia)降(jiang)，將(jiang)有(you)效(xiao)地(di)降(jiang)低(di)整(zheng)機(ji)的(de)自(zi)重(zhong)或(huo)提(ti)高(gao)起(qi)升(sheng)能(neng)力(li)。要(yao)降(jiang)低(di)上(shang)下(xia)小(xiao)車(che)的(de)質(zhi)量(liang)，應(ying)從(cong)機(ji)構(gou)的(de)設(she)計(ji)選(xuan)型(xing)切(qie)人(ren)。設(she)計(ji)應(ying)考(kao)慮(lv)的(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su)有(you)：采用單卷筒取代雙卷筒；設計一種安全可靠、輕便靈巧的排繩機構；采用高性能的減速器；選用高強度鋼絲繩以減小鋼絲繩的直徑；合理的機構布局以得到小車車架的合理受力，減輕小車架的自重；設計合理的鋼絲繩穿繞係統。
原起升機構的設計采用雙卷筒形式(圖1)，gaixingshitijipangda，zhongliangjiaozhong。gaijinshejijiangshuangjuanjiangaiweidanjuantong，bingzhongxinshejileyitaoqingbianlingqiaodepaishengjigou，budanjiejuelechangjuantongdegangsishengpaishengwenti，yedadajiangdilejigoudezizhong；在吊鉤移動方麵，從原來的機構整體移動改為移動定滑輪；選用硬齒麵減速器取代中硬齒麵減速器；調整布局，將小車上的機構向中間靠攏以平衡部分吊重力矩(圖2)。通過以上措施，以同樣起重量的小車比較，上小車由原來的400t(滬東廠600t門機)降低至300t(長興島基地600t門機)，重量減輕了25％，下小車由原來的180t(滬東廠600t門機)降低至123t(長興島基地600t門機)，重量減輕32％。 
圖1滬東廠600tX170m門機起升機機構
6 行走機構的優化設計
行xing走zou機ji構gou一yi般ban由you行xing走zou台tai車che和he若ruo幹gan組zu平ping衡heng梁liang組zu成cheng，其qi優you化hua的de重zhong點dian在zai主zhu動dong台tai車che的de設she計ji。設she計ji的de出chu發fa點dian是shi充chong分fen利li用yong現xian有you的de通tong用yong減jian速su器qi特te性xing，省sheng略lve可ke。
圖2長興島基地600tX187m門機起升機構
以省去的零件，最大限度的減小車輪的間距，以達到減輕重量的目的。在為金海灣船業有限公司設計的900tmenshiqizhongjidexingzoujigouzhong，caiyongleyizhongquanxindetaichejiegouxingshi。caiyongfalanlianjiexingshidejiansuqiqudaitaozhuangshijiansuqi，shengqulezhongjianqudongzhou，qizhudongtaichedezhongliangyou4052kg降低至3400kg，重量減輕約16％，26台主動台車共減輕重量約17t。
圖3金海灣900tX201m門機主動台車機構
通過上述的各項措施的實施，有效的減輕了整機的自重，總體的設計性能達到了國際先進水平。當年滬東廠600tX170m門式起重機的設計重量為4900t，而為長興島造船基地設計的是600tX187m門式起重機，雖然跨度大了17m，但自重為4550t，折算比較減重約16％，節省投資約1500萬元。
