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摘要:利用组合式液压全挂车具有自身调节车台架高度的功能,后续开发与其配套的运输装卸起重技术,如运输的大件重物与车台架分离技术、水平移运和垂直移运技术,达到大件重物运输安装快捷方便的目的。
关键词:后续开发;综合装卸;起重技术;运输;组合式液压全挂车
中图分类号:TH248文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0042-03
QGZH490型组合式液压全挂车采用液力悬架,车台架实现三点支承。借助于自身的动力源和液压系统,车台架高度可调节±210毫米,有一定的自装自卸能力。要充分发挥这一功能,使用企业必须后续开发与其相配套的运输装卸起重技术。首要的任务是研究和解决大件重物与车台架的分离技术,其次是大件重物的水平移运和垂直移运技术。
大件重物设备的安装工艺和难度是较大的,通常需要使用到大型起重设备,这样效率高了,但成本也相对较高,有的场地甚至是大型起重机械无法到达的,安装难度很大。
因此,很有必要研究开发组合式液压全挂车综合运输装卸起重技术,只有解决了这些配套的运输装卸起重技术,才可以充分发挥组合式液压全挂车的功能,实现大件重物技术合理、成本经济的运输和转运。更好地完成大件重物运输装卸工作,为大件重物设备的安装,打下良好的基础。
一、大件重物与车台架分离技术
大件重物与车台架分离技术的核心是设计辅助性钢构架。根据重物的几何尺寸,把握重心与车台架中心一致的原则,考虑载荷的分布,将辅助性钢构架预先放置于车台架上,然后通过其它起重机械,把大件重物设备吊运到辅助性钢构架上直接装车。实现重物安装前的临时存放,或直接运输到达安装地点。
也可以预先把辅助性钢构架布置好,把重物吊装放置在辅助性构架上,全挂车进入辅助性构架的底部空间合适位置,然后调整车台架的高度,使辅助性钢构架与地面分离,达到装车的目的,绑扎后即可运输;卸车时,解除绑扎,调节车台架的高度,使辅助性钢构架稳固地与地面接触。全挂车台架就与辅助性钢构架分离,达到卸车的目的。辅助性钢构架有如下两种形式。
(一)马鞍座椅式辅助性钢构架
马鞍座椅式辅助性构架,是由四根立柱及四条水平梁固定联接构成的支撑平台。底部空间高度尺寸大于车台架最低尺寸并且小于车台架最高尺寸。这样全挂车就可以进入马鞍座椅式辅助性钢构架的底部空间,然后提升车台架高度,使整个马鞍座椅式辅助性钢构架连同重物一起离开地面,绑扎后具备水平运输的基本条件。
这种形式适合于场地平整,无凹坑,立柱离地面约100毫米左右进行水平运输,不会因场地不平导致碰撞立柱,如永久性码头的环境较为适用。
(二)组合式辅助性钢构架
组合式辅助性钢构架,是在马鞍座椅式辅助性钢构架的基础上,分解而成。立柱部分,改为支墩式,支墩的高度与立柱高度设计原则相同。4条水平简支梁简化为2条水平简支梁,每1条水平简支梁与支墩无须固定联接,放置在2个支墩上。
根据重物的尺寸,设置2条水平简支梁和支墩,形成的2个门架并具有合适的距离。重物放置在2个门架简支梁上。这样全挂车就可以进入组合式辅助性钢构架的底部空间,然后提升车台架高度,使组合式辅助性钢构架水平简支梁与支墩分离,水平简支梁连同重物一起离开支墩,绑扎后具备水平运输的基本条件。
二、辅助性构架简支梁的结构设计步骤及校核
简支梁直接放置在支承墩上,并不考虑任何连接。因此设计时,除了保证具有足够的强度外,还要保证具有可靠的稳定性。因此,简支梁的截面尺寸有一定的要求,需要专门的设计和计算。我们采用钢板焊接的双工字形钢板梁,截面如图1所示:
1.利用载荷的对称性,可求支反力RA、RB、最大剪力Qmax 。
2.求出跨度中点截面上的最大弯矩Mmax 。
3.由正应力强度条件:
W≥
由下式选择截面各部分尺寸:
W≥
(1)腹板的厚度δ及h高度由下式计算:
h=k•,=7+
考虑常用钢板的厚度规格,采取计算的方法,初步定出h0及。
(2)翼板的厚度及宽度
t≥,b=(～)•2h
4.根据初定的几何尺寸,由强度条件计算抗弯截面模量w,进行强度校核:
max=≤[]
5.再按剪应力强度条件进行校核:
max=≤[]
6.由下式对腹板与下翼板交界处按第四强度理论进行强度校核:
=,=
代入≤[]
为简便起见,取偏安全的方法,也可以用max,max代入下式进行校核:
≤[]
说明:
(1)面积矩S使用下翼板面积t×,翼折中心到Z轴的距离:
Y=h+t
(2)惯性矩I取两个工字形的惯性矩之和,或者由下式计算:
I=--=-
(3)d取两个腹板之和。
7.腹板的加劲肋布置(参见同济大学编写,“单层厂房设计与施工”)。
当下式成立时可以不作计算,也可以横向布置加劲肋,其间距α:2h≥α≥0.5h
≤80
当下式成立时,应按计算布置加劲肋。
80<≤
三、重物水平移运技术
重物的长途运输方式有水路、铁路等。重物到达安装现场,由于种种原因往往需要二次或三次转运过程。在运用全挂车作为二次或三次转运中,重物的水平移运技术也是全挂车后续开发技术之一。采用如下的水平移动技术,可以达到非常简洁而安全有效。
为了便于重物水平方向移动,配制一套活动轨道。活动轨道按4个作业人员人工搬运重量分节设计,每节之间采用连接板螺栓连接。每节轨道的中心按千斤顶的行程设有移动柱定位孔。轨道面放置重物移运器,承受重物载荷,在移运器与重物之间放置不易打滑的材料,增加重物移运器与重物之间的附着力及均匀受力。
移动柱插入轨道中心的定位孔,作为水平千斤顶的固定支撑,由千斤顶推动重物移运器,重物就可以在轨道上水平移动。只要控制2轨道水平千斤顶的行程,就可以防止重物水平运动距离的偏差,防止重物偏离轨道。
以重物由铁路特种车辆运输,在货运站内部卸车、转运为例。使用大型吊机是比较困难同时费用也是较高的。
利用活动轨道移动技术,首先把全挂车的车台高度调整到与铁路特种车辆车板的高度一致,并使全挂车、铁路特种车辆的车台架在地面垂直方向固定,避免由于受载荷不均匀发生意外。然后利用千斤顶在铁路特种车辆车台架上把重物顶起,布置活动轨道及重物移运器(俗称“小坦克”),随后把重件压置在重物移运器上。
在活动轨道的纵向对称面上设有千斤顶定位柱孔。插入定位柱,放置水平千斤顶,接通千斤顶的电动液压系统,操作液压装置,就可以平推重件;完成一个行程后,将水平千斤顶柱塞退回后,将定位柱插到另一个柱孔,放置水平千斤顶。如此反复,可逐渐使重物平移到位。利用活动轨道和水平推力千斤顶平移重件,如图3所示:
用上述方法,将重物平移到全挂车后,再用千斤顶将重物顶起,撤除重物移运器和活动轨道。重物放置到具备二次运输的状态。这个水平移运技术适用于周围环境狭小、无地锚等条件,即不必利用周围条件,便可以完成重件的水平移动。动作平稳,安全可靠。
四、重物垂直移运
全挂车二次或三次转运设备到达安装地点,不论是采用哪种形式的辅助性钢构梁,卸车分离后,都需要垂直起重技术。
如使用马鞍座椅式辅助性钢构架,重物不需要与辅助性钢构架分离,重物可留在马鞍座椅式辅助性钢构架上,等待三次转运。
如重物需要离开辅助性钢构梁,则事先需要在马鞍座椅式辅助性钢构架上放置简支梁,利用简支梁将重物抬高,离开马鞍座椅式辅助性钢构架,才可能抽出马鞍座椅式辅助性钢构架。
如果一开始采用组合式辅助性钢构架,运输时只有简支梁在车台架上,重物要与辅助性钢构架的简支梁分离,仍然需要重直起重技术。
因此必须配备了一套电动液压顶升装置,包括6支200吨活塞双向运动千斤顶,用于重物垂直方向移动和就位。利用电动液压顶升装置,使用4支200 t起重量的千斤顶,按照《电力建设安全规程》的规定,“用两台及两台以上千斤顶同时顶升一个物体时,千斤顶的总起重能力应不小于荷重的两倍。”那么这个方法就可以使400t的重物在垂直方向上逐渐顶起,做好固定支撑保护后,可以撤除辅助性构架简支梁和支墩,最终把重物放置于地面或在基础上,完成安装就位。
五、结论
经过多年的反复实践,证明应用QCZH490型组合式液压全挂车,配备专用的起重装置,后续开发装卸运输起重技术,能够增加该车的自装自卸能力,使重件运输、装卸车和重件安装就位极其方便、快捷,为大型、整体不宜拆卸的重件运输,提供了高效、安全可靠的方法,达到目前国际同类行业的先进水平。对电力建设主变压器、发电机定子等大件运输、安装起到非常重要的作用。
参考文献
[1]罗邦富,等.钢结构设计手册[M].中国建筑工业出版社,1994.
[2]同济大学.单层厂房设计与施工[M].上海人民出版社,1982.
[3]孙训方,等.材料力学[M].高等教育出版社,1982.
作者简介:黄泽明(1956-),男,广东火电工程总公司机械高级工程师,研究方向:起重运输及其管理。
关键词:后续开发;综合装卸;起重技术;运输;组合式液压全挂车
中图分类号:TH248文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0042-03
QGZH490型组合式液压全挂车采用液力悬架,车台架实现三点支承。借助于自身的动力源和液压系统,车台架高度可调节±210毫米,有一定的自装自卸能力。要充分发挥这一功能,使用企业必须后续开发与其相配套的运输装卸起重技术。首要的任务是研究和解决大件重物与车台架的分离技术,其次是大件重物的水平移运和垂直移运技术。
大件重物设备的安装工艺和难度是较大的,通常需要使用到大型起重设备,这样效率高了,但成本也相对较高,有的场地甚至是大型起重机械无法到达的,安装难度很大。
因此,很有必要研究开发组合式液压全挂车综合运输装卸起重技术,只有解决了这些配套的运输装卸起重技术,才可以充分发挥组合式液压全挂车的功能,实现大件重物技术合理、成本经济的运输和转运。更好地完成大件重物运输装卸工作,为大件重物设备的安装,打下良好的基础。
一、大件重物与车台架分离技术
大件重物与车台架分离技术的核心是设计辅助性钢构架。根据重物的几何尺寸,把握重心与车台架中心一致的原则,考虑载荷的分布,将辅助性钢构架预先放置于车台架上,然后通过其它起重机械,把大件重物设备吊运到辅助性钢构架上直接装车。实现重物安装前的临时存放,或直接运输到达安装地点。
也可以预先把辅助性钢构架布置好,把重物吊装放置在辅助性构架上,全挂车进入辅助性构架的底部空间合适位置,然后调整车台架的高度,使辅助性钢构架与地面分离,达到装车的目的,绑扎后即可运输;卸车时,解除绑扎,调节车台架的高度,使辅助性钢构架稳固地与地面接触。全挂车台架就与辅助性钢构架分离,达到卸车的目的。辅助性钢构架有如下两种形式。
(一)马鞍座椅式辅助性钢构架
马鞍座椅式辅助性构架,是由四根立柱及四条水平梁固定联接构成的支撑平台。底部空间高度尺寸大于车台架最低尺寸并且小于车台架最高尺寸。这样全挂车就可以进入马鞍座椅式辅助性钢构架的底部空间,然后提升车台架高度,使整个马鞍座椅式辅助性钢构架连同重物一起离开地面,绑扎后具备水平运输的基本条件。
这种形式适合于场地平整,无凹坑,立柱离地面约100毫米左右进行水平运输,不会因场地不平导致碰撞立柱,如永久性码头的环境较为适用。
(二)组合式辅助性钢构架
组合式辅助性钢构架,是在马鞍座椅式辅助性钢构架的基础上,分解而成。立柱部分,改为支墩式,支墩的高度与立柱高度设计原则相同。4条水平简支梁简化为2条水平简支梁,每1条水平简支梁与支墩无须固定联接,放置在2个支墩上。
根据重物的尺寸,设置2条水平简支梁和支墩,形成的2个门架并具有合适的距离。重物放置在2个门架简支梁上。这样全挂车就可以进入组合式辅助性钢构架的底部空间,然后提升车台架高度,使组合式辅助性钢构架水平简支梁与支墩分离,水平简支梁连同重物一起离开支墩,绑扎后具备水平运输的基本条件。
二、辅助性构架简支梁的结构设计步骤及校核
简支梁直接放置在支承墩上,并不考虑任何连接。因此设计时,除了保证具有足够的强度外,还要保证具有可靠的稳定性。因此,简支梁的截面尺寸有一定的要求,需要专门的设计和计算。我们采用钢板焊接的双工字形钢板梁,截面如图1所示:
1.利用载荷的对称性,可求支反力RA、RB、最大剪力Qmax 。
2.求出跨度中点截面上的最大弯矩Mmax 。
3.由正应力强度条件:
W≥
由下式选择截面各部分尺寸:
W≥
(1)腹板的厚度δ及h高度由下式计算:
h=k•,=7+
考虑常用钢板的厚度规格,采取计算的方法,初步定出h0及。
(2)翼板的厚度及宽度
t≥,b=(～)•2h
4.根据初定的几何尺寸,由强度条件计算抗弯截面模量w,进行强度校核:
max=≤[]
5.再按剪应力强度条件进行校核:
max=≤[]
6.由下式对腹板与下翼板交界处按第四强度理论进行强度校核:
=,=
代入≤[]
为简便起见,取偏安全的方法,也可以用max,max代入下式进行校核:
≤[]
说明:
(1)面积矩S使用下翼板面积t×,翼折中心到Z轴的距离:
Y=h+t
(2)惯性矩I取两个工字形的惯性矩之和,或者由下式计算:
I=--=-
(3)d取两个腹板之和。
7.腹板的加劲肋布置(参见同济大学编写,“单层厂房设计与施工”)。
当下式成立时可以不作计算,也可以横向布置加劲肋,其间距α:2h≥α≥0.5h
≤80
当下式成立时,应按计算布置加劲肋。
80<≤
三、重物水平移运技术
重物的长途运输方式有水路、铁路等。重物到达安装现场,由于种种原因往往需要二次或三次转运过程。在运用全挂车作为二次或三次转运中,重物的水平移运技术也是全挂车后续开发技术之一。采用如下的水平移动技术,可以达到非常简洁而安全有效。
为了便于重物水平方向移动,配制一套活动轨道。活动轨道按4个作业人员人工搬运重量分节设计,每节之间采用连接板螺栓连接。每节轨道的中心按千斤顶的行程设有移动柱定位孔。轨道面放置重物移运器,承受重物载荷,在移运器与重物之间放置不易打滑的材料,增加重物移运器与重物之间的附着力及均匀受力。
移动柱插入轨道中心的定位孔,作为水平千斤顶的固定支撑,由千斤顶推动重物移运器,重物就可以在轨道上水平移动。只要控制2轨道水平千斤顶的行程,就可以防止重物水平运动距离的偏差,防止重物偏离轨道。
以重物由铁路特种车辆运输,在货运站内部卸车、转运为例。使用大型吊机是比较困难同时费用也是较高的。
利用活动轨道移动技术,首先把全挂车的车台高度调整到与铁路特种车辆车板的高度一致,并使全挂车、铁路特种车辆的车台架在地面垂直方向固定,避免由于受载荷不均匀发生意外。然后利用千斤顶在铁路特种车辆车台架上把重物顶起,布置活动轨道及重物移运器(俗称“小坦克”),随后把重件压置在重物移运器上。
在活动轨道的纵向对称面上设有千斤顶定位柱孔。插入定位柱,放置水平千斤顶,接通千斤顶的电动液压系统,操作液压装置,就可以平推重件;完成一个行程后,将水平千斤顶柱塞退回后,将定位柱插到另一个柱孔,放置水平千斤顶。如此反复,可逐渐使重物平移到位。利用活动轨道和水平推力千斤顶平移重件,如图3所示:
用上述方法,将重物平移到全挂车后,再用千斤顶将重物顶起,撤除重物移运器和活动轨道。重物放置到具备二次运输的状态。这个水平移运技术适用于周围环境狭小、无地锚等条件,即不必利用周围条件,便可以完成重件的水平移动。动作平稳,安全可靠。
四、重物垂直移运
全挂车二次或三次转运设备到达安装地点,不论是采用哪种形式的辅助性钢构梁,卸车分离后,都需要垂直起重技术。
如使用马鞍座椅式辅助性钢构架,重物不需要与辅助性钢构架分离,重物可留在马鞍座椅式辅助性钢构架上,等待三次转运。
如重物需要离开辅助性钢构梁,则事先需要在马鞍座椅式辅助性钢构架上放置简支梁,利用简支梁将重物抬高,离开马鞍座椅式辅助性钢构架,才可能抽出马鞍座椅式辅助性钢构架。
如果一开始采用组合式辅助性钢构架,运输时只有简支梁在车台架上,重物要与辅助性钢构架的简支梁分离,仍然需要重直起重技术。
因此必须配备了一套电动液压顶升装置,包括6支200吨活塞双向运动千斤顶,用于重物垂直方向移动和就位。利用电动液压顶升装置,使用4支200 t起重量的千斤顶,按照《电力建设安全规程》的规定,“用两台及两台以上千斤顶同时顶升一个物体时,千斤顶的总起重能力应不小于荷重的两倍。”那么这个方法就可以使400t的重物在垂直方向上逐渐顶起,做好固定支撑保护后,可以撤除辅助性构架简支梁和支墩,最终把重物放置于地面或在基础上,完成安装就位。
五、结论
经过多年的反复实践,证明应用QCZH490型组合式液压全挂车,配备专用的起重装置,后续开发装卸运输起重技术,能够增加该车的自装自卸能力,使重件运输、装卸车和重件安装就位极其方便、快捷,为大型、整体不宜拆卸的重件运输,提供了高效、安全可靠的方法,达到目前国际同类行业的先进水平。对电力建设主变压器、发电机定子等大件运输、安装起到非常重要的作用。
参考文献
[1]罗邦富,等.钢结构设计手册[M].中国建筑工业出版社,1994.
[2]同济大学.单层厂房设计与施工[M].上海人民出版社,1982.
[3]孙训方,等.材料力学[M].高等教育出版社,1982.
作者简介:黄泽明(1956-),男,广东火电工程总公司机械高级工程师,研究方向:起重运输及其管理。