国内现有定型生产的通用桥式或门式起重机系列,其起升高度一般在12 20m。但实际应用中用户常提出更大的起升高度要求。例如造船用起重机;在船坞上装卸货物用的轨道起重机;以及大型立交桥施工中架设在高层桥面上用于吊装预制桥梁分段构件的起重机等。以下介绍几种在工程实践中行之有效的实现大起升高度的方法。
1. 加大卷简长度
这是实现大起升高度最简单的方法,但小车轨距随之加大,要相应增大小车横梁的结构强度和刚性,对门式起重机来说,端梁、拱梁、下横梁等构件也要相应加长。大起升高度的起升机构设计,在加大卷筒长度的同时应注意以下2点:
(1)采用直径较大的卷筒。
(2)在满足钢丝绳安全系数要求的前提下,尽可能减小滑轮组倍率,必要时可适当加大钢丝绳直径,或加大减速器的传动比。
这些措施的目的在于减少钢丝绳在卷筒上的卷绕圈数,以避免卷筒过长;或者在卷筒长度一定的情况下实现尽可能大的起升行程。
2. 采用双层卷绕卷筒
对于起重量80t以上的大吨位起重机,即使加长卷筒也难以实现26m以上的大起升高度,这时卷筒宜采用双层卷绕结构,单层卷绕时钢丝绳的两固定端布置在卷筒的两端,而双层卷绕时2固定端布置在卷筒的中部。设计时要注意以下几点:
(1)绳槽螺距t应与钢丝绳直径d相等,而不是单层卷绕时通常所取的略大于钢丝绳直径;
(2)钢丝绳偏离与卷筒轴垂直的平面角度不大于2 ;
(3)使用金属芯钢丝绳;
(4)卷筒两端要设有限制钢丝绳外溢的挡圈和将钢丝绳引导到第2层的导绳结构,具体结构见图1;
(5)由于第2层卷绕的螺旋方向与第1层正好相反,底层钢丝绳对上层钢丝绳的排列不可能起到很好的引导作用,第2层钢丝绳可能会出现排列不紧密的现象。因此,设计上要保证当吊钩提升到上限位置时,卷筒中部要留有足够空余圈数,并且最好在卷筒中部设有防止第2层钢丝绳脱出的挡圈。
3. 使用双卷筒结构
起升高度H为
式中 D 卷简卷绕直径
n 卷筒容绳圈数
m 滑轮组倍率
在起重量相同的情况下,采用双卷筒方案,将1组滑轮分解为平行的2组滑轮,见图2。
在保持起升机构钢丝绳支数不变的前提下,滑轮组倍率可以减小一半。显然,这时卷筒容绳量允许的起升高度H将增大一倍。采用双卷筒加双层卷绕组合的方案,实现起重量130t,起升行程达37m的大起升高度,应用于中国港湾香港九号干线工程项目的高空作业门式起重机,取得很好效果。
4. 格构式支腿和人字型支腿
为减小风阻力和倾覆力矩,大起升高度门式起重机的支腿宜采用格构式结构,且最好用管式结构,如图3所示。
横杆的布置主要是保证支腿主杆具有足够的稳定性。格构式支腿还可以大大减轻龙门架钢结构的重量。在沿大车路轨方向的支腿刚架平面,可考虑采用人字型支腿结构,见图4。以免支腿下端的支承基距太大,下横梁过长。