问题研究 ·第３６卷２０１８年第４期（总第１９６期） 问题研究· 磁盘吊车旋转横梁斜吊装方案设计 姜宗明 （工程公司修建分公司检修二车间 攀枝花６１７０００） 【摘要】针对攀钢提钒炼钢厂３号连铸机改造工程中遇到的吊装特殊ｆ＊－ｌ￣，经过多次测量和设计计算，突 破常规思维，大胆利用厂房吊车的“可旋转横粱”，采取“斜吊”的方案，解决了工程施工中的难题。 【关键词】基础梁吊车可旋转横梁斜吊 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｃｌｉｎｉｎｇ Ｈｏｉｓｔ Ｐｌａｎ ｆｏｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｄｉｓｋ Ｃｒａｎｅ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｂｅａｍ ＪＩＡＮＧ Ｚｏｎｇ－ｍｉｎｇ （Ｎｏ．２Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄＲｅｐａｉｒＢｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ ６１７０００） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｈｏｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗａｓ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｏ．３ ｃａｓｔｅｒ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｎ— ｇａｎｇ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ．Ａｆｔｅｒ ｍａｎｙ ｔｉｍｅｓ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ，ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｃｅｐｔ ｉｓ ｂｒｏｋｅ ｔｈｒｏｕｇｈ．Ａ ｃｒｅａｔｉｖｅ ｐｌａｎ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｂｅａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｃｒａｎｅ ａｎｄ ｉｎｃｌｉｎｉｎｇ ｈｏｉｓｔ．Ｔｈｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｒｏｕｂｌｅ ｉｓ ｓｏｌｖｅｄ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｅａｍ，ｃｒａｎｅ，ｒｏｔａｔｉｎｇ ｂｅａｍ，ｉｎｃｌｉｎｉｎｇ ｈｏｉｓｔ １前言 攀钢提钒炼钢厂３号方坯连铸机于２００９年１０月 建成投产，设计为全弧形连铸机，产能为８０～１００ 万ｔ／ａ。２０１６年１１月份～２０１７年２月，炼钢厂对３号方 吊杆又无法升起来。 （２）厂房内１号磁盘吊车的钩头也不能吊装到 位。吊装中心线极限位置距离安装中心线还差 １．５ｍ左右。 圆坯连铸机进行改造，即在保证原２００ ｍｍ×２００ ｍｍ 断面方坯品种钢生产的基础上实施高效率、低成本 （３）如果搭设滑车、卷扬等吊装器具，其操作 高度仅为８ ｍ左右，要在厂房大梁下方进行搭设， 需要缠绕过厂房大梁，需要准备专用的钢绳等材 料，需要搭设至少２个吊装点（两套机具），才能将 基础大梁吊成水平。该厂房大梁处还有吊车磨电 道，如果搭设卷扬，需要拆除磨电道，严重影响炼 钢生产（此次技改工程是边生产边改造）；即使搭 设了卷扬，也要对大梁进行“歪拉斜拽”，进行逐步 倒运，安全风险很大。 ３施工方案设计 ３．１ 突破传统思维，创新吊装方法 面对如此的安装场地和工艺状况，技术人员 生产工艺设备改造，主要是为新建“棒、线材”提供 钢坯，其项目投资达７００万元。 ２存在问题分析 在工程施工中难度最大的就是新增移钢机北 面基础大梁的吊装。大梁（大梁重量为９．７４９ｔ，长 度为１８．８７５ ｍ）设置在厂房Ｂ列结构梁的下方偏 南，存在的问题如下： （１）场地限制大型汽车吊没有办法吊装：大梁 要置于厂房吊车走台大梁下方，高度约７—８ｍ，汽 车吊位置与吊装距离约１７ｍ左右，幅度长（幅度是 指从回转中心到吊钩中心的水平距离），需要汽车 吨位大。通过对场地数据测量和查阅汽车吊的起 重数据，８０ｔ的汽车吊都无法吊装，吊车吨位大的 多次到现场研究，大胆提出“利用１号磁盘吊的旋 转横梁进行单钩斜吊装的施工”方案。而该方案 栏目编辑：孙维宁 ５３— 一第３６卷２０１８年第４期（总第１９６期） 要顺利实施，必须满足以下条件： （１）磁盘吊要有旋转的功能，当磁盘到达北面 ——问题研究 材料的抗弯截面模量（对于矩形来 说，Ｗｘ＝１／６×ｂ×ｈ ），ｂ，ｈ分别为受 力面的长和高／ｍｍ ； ［ 卜—＿术槲的许用应力，材料的强度极限÷安全 极限横梁旋转９０。后，横梁的一端吊钩就能满足吊 装距离。 （２）厂房磁盘吊下方的横梁是用来悬挂两个 系数；材料Ｑ２３５为１６ｏＭＰａ，安全系数 取２．５。１６０÷２．５＝６４ＭＰａ【ｌ】。 Ｄ。 ＝Ｍ ／Ｗｘ ＝９．７４９ Ｘ １０３ Ｘ ９．８×１７５６．５ 磁盘的，两个磁盘必须同时使用才能保证钢坯的 运输安全。如果倾斜，有可能损坏设备或造成安 全事故。所以炼钢厂有明确规定，必须要绝对保 证安全可靠，才能同意使用磁盘吊。 （３）该吊车承担着炼钢厂二方、三方生产出来 ÷（１／６ Ｘ ４００×２００ ） ＝６２．８ ＭＰａ＜６４ ＭＰａ。 可见，斜吊是不会造成设备损坏的。 ３．２．２销轴强度计算 的连铸坯的倒运，是保证生产进行的关键设备，一 旦损坏，将造成公司整个生产的不稳定。要在可 根据基础梁最大重量９．７４９ ｔ计算（考虑到安全 系数，取１．５计算。） 一靠方案的基础上通过“试吊装”安全后才能正式 实施。 ＝ Ｍ≤［ ］ ３．２设计计算 ３．２．１ 支承座强度核算 式中： ——最大应力； 一横梁的宽度４００ｍｍ，最大受力面积为４００ｍｍ× 抗弯截面模量； 梁的截面积； ９．７４９×１．５×１０００×９．８×５４０／２ ２００ｍｍ。其受力图见图１。根据力学弯矩公式进 卜行弯曲应力测算和选材ｎ】： ＝Ｍ ／Ｗｘ＜【 ］ ［ 卜—一材料许用应力，轴为１２０ＭＰａ。 一 一一 ３．１４×６５×６５／４ 式中： …——最大弯曲应力； ——＝１１．２ＭＰａ≤［ 】 最大截面弯矩／Ｎ·ｍｍ； 可见，销轴强度足够。 Ｆ Ｇ ２５ＯＯ 图１斜吊支承座受力示意 ３．２－３最大倾斜角计算 倾翻角度的安全是关键的一个参数。图２所 示，由于斜吊基础梁后，整个旋转体发生了倾斜， 其平衡状态改变，受力情况只能考虑对空间计算 了。斜吊基础梁后，旋转体要发生倾斜，必须通过 —．计算，得出斜吊后的最大倾角为多少，钢绳不会滑 出轮槽，保证运行安全。 钢绳的受力情况也发生变化，由原来４组滑轮 组平衡受力，改变为２组受力了（由于该起升重量 为２０ｔ＋２０ｔ，远大于基础梁重量，不再计算）。 ５４—。 问题研究 在空间平面上，当斜吊后，基础梁产生的力矩 加上旋转机构倾斜后产生的力矩（距离取０．８ｍ）与 受力钢绳产生的力矩平衡（图纸上：东西距离为 ２．９ｍ）。如图２所示。 图２斜吊后旋转体的力矩平衡示意 Ｇ物Ｘ ２．５＋Ｇｌ Ｘ ０．８＝ ’拉Ｘ ２．９／２ ｎｌ ９．７４９ Ｘ ２．５＋（１４．４ Ｘ ０．８）／ｓｉｎ ａ＝（２０＋２０）Ｘ ２．９／２ ｓｉｎ ａ＝０．３４３ ａ＝２０．２。 根据钢绳和滑轮的最大倾角不超过４Ｏ。，所以 是安全的。 为了保证安全性和尽量减少旋转体的倾斜， 没有将另一端磁盘取掉，继续挂在横梁上，又减少 了倾角，保证了绝对安全。 其余零件这里省略计算内容（但实际进行了 计算）。 ３．２．４基础梁吊点设计 （１）确定方案：根据吊装空间高度只有８ｍ，为 考虑活动空间，将吊装高度选择７ＩＴＩ，再优化吊装 点和钢绳长度。经过多组数据优化和根据基础梁 的长度情况，确定为： 吊装钢绳长度＝７÷ｃｏｓ４０。 ＝７÷０．７５５＝９．２７ＩＴＩ 由于梁采取单钢绳双兜法，考虑梁的高度，所 以一根钢绳的长度： ２ Ｘ ９．２７ ｍ＋３７０ ｍｍ＋８９０ ｍｍ＋８９０ ｍｍ＝２０．６９ ｉｎ 选择一根钢绳，长度确定为２０ｍ。 （２）钢绳选择：根据起重机械钢绳选择标准和 第３６卷２０１８年第４期（总第１９６期） 经验公式：【３ｌ Ｓ ＝１０ｄ 式中：５ ——钢丝绳的最大允许拉力／ｋＮ； 卜钢绳直径／ｅｍ。 根据大梁重量９．７４９ｔ，承载受力钢绳为４。 Ｊｓ～＝９．７４９÷４ Ｘ １０００×９．８ Ｎ ＝２３．９ ｋＮ 钢绳直径＝、／， 而＝１．５５ ｃｍ 再考虑到安全系数，决定选择直径为２０ ｍｍ的 钢绳，型号为６ｗ（１９）一２０—１６０一Ｉ。 为避免梁的棱角损坏钢绳，在吊点位置采用 “钢管对剖开”，点焊在梁上，在吊装时塞布垫就可 以了。 ４结论 通过精心设计和计算，移钢机基础梁在“试吊 装”时顺利通过炼钢厂的认可，最终在极短的时间 内，以最少的施工成本完成了此次“最困难”的安 装任务，取得了较好效果。 （１）打破磁盘吊不能进行单臂斜吊的思维，创 新地利用横梁可旋转功能，为工程施工中遇到的 “吊装难题”提供了一种思路，具有良好的示范 作用。 （２）该施工方案时间短，不需要停三方连铸机 ＡＢ跨磨电道，为保证三方生产顺行提供了条件。 同时也节约了施工费用，总共创效约５０万元左右。 参考文献 【１】机械工程师手册编委会．机械工程师手册．３版【Ｍ】． 北京：机械工业出版社，２００７． 【２】程嘉佩．材料力 Ｍ】．北京：高等教育出版社，１９９１． ［３】李铮．起重运输机械（修订版）【 ．北京：冶金工业出版社． １９９０． ［４仲国知识出版社编委会．现代冶金机械安装与检修 技术手册［ｓ】．中国知识出版社． （２０１８－０２－２８收稿） 一５５—