破碎站80t/20t固定式起重机的研究和开发

破碎站80t/20t固定式起重机的研究和开发

秦 毅，周继红

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

摘要：系统地阐述了80t/20t固定式起重机的研究和开发，叙述了80t/20t固定式起重机的总体设计和主要部件的设计；通过回转支承的受力分析，对回转支承所受倾覆力矩进行了分析计算。

关键词：固定式起重机；总体方案；部件设计；回转支承

1 问题的提出

随着经济的快速发展，起重机的需求越来越多，其种类要求也更加多样化。固定式起重机结构独特，安全可靠，具备高效、节能、省时省力、灵活等特点，在三维空间内可随意操作，在段距、密集性调运的场合，比其他常规性吊运设备更能显示出优越性。

80t/20t固定式起重机安装在半移动破碎站上，是一种在扇形的立体空间内可垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，主要用于旋回破碎机主轴的安装、维修和更换。

按《起重机设计规范》（GB/T3811）的要求对80t/ 20t固定式起重机进行研究与开发，其主要内容如下：①根据实际工况，确定固定式起重机的整体布置形式；②结合主要技术参数和特定的技术要求，完成整体设计和主要部件的设计选型；③对起重机回转支承的受力情况进行分析和计算。

2 总体方案设计

2.1 主要技术参数

起重机工作级别为A5；80t起升机构变幅幅度为5.3m～10.5m，起升高度为37m，起升速度为2.5m/min；20t起升机构变幅幅度为6.4m～12.5m，起升高度为40m，起升速度为9m/min；回转速度为1r/min，回转角度为0°～300°；起重机采用遥控手柄或拖拽式手柄操作；总电源为三相四线制交流50Hz/ 380V。

2.2 整体结构及描述

80t/20t固定式起重机结构简图如图1所示。它主要由回转机构、塔筒、起升机构、臂架、油缸、吊具和其他附属部分组成。

回转机构采用回转支承结构型式，回转支承上部与塔筒固定，下部与破碎站塔体固定，回转支承采用内齿式结构，通过内部三合一减速电机驱动回转。回转机构采用电缆拖曳式供电。

塔筒采用钢板卷制式筒体结构，对筒体焊接后的焊缝进行超声波探伤检验。筒体的材料为Q345-B，在下料前对其进行网格式无损探伤检验，保证钢板无内部缺陷。电气及液压所有控制装置全部放置于塔筒内。

主、副起升均采用液压马达驱动，底座安装固定在臂架上。起升机构设二级高度限位保护装置，第二级为重锤式限位，设超负荷限止器。

变幅机构采用液压油缸，液压油缸的一端固定在塔筒上，另一端固定在臂架上，通过液压推杆的伸缩来达到变幅。

臂架采用箱型梁结构，钢板主要材质选用Q345-B。臂架一端与塔筒铰接，另一端安装有主副起升定滑轮装置，中间由液压油缸支撑。

导向滑轮装置、定滑轮装置及吊钩装置的滑轮采用轧制滑轮，滑轮的节圆直径与钢丝绳直径之比为16～28。

起升机构采用交互捻、线接触、多层缠绕专用优质钢丝绳，其安全系数严格按照《起重机设计规范》执行。

锻造吊钩严格按GB/T10051设计计算，材料为DG20，吊钩及滑轮组的零件均按等寿命设计。滑轮轴、吊钩横梁等承载件均进行无损探伤检验。主副吊钩带有钩口闭锁器，以防起吊时重物滑脱。吊钩与吊钩螺母采用梯形圆弧螺纹连接，以提高其承载能力。

安全装置严格按照GB6067.1《起重机械安全规程第1部分：总则》要求执行。

3 主要部件的设计和选型

3.1 起升机构

按照80t/20t固定式起重机技术协议的要求，起升机构采用液压马达驱动，采用单联多层缠绕卷筒，卷筒尾部装有旋转限位开关，经计算：80t起升机构倍率为8，钢丝绳直径为Φ28mm，钢丝绳折算到卷筒上的线速度为20m/min；20t起升机构倍率为4，钢丝绳直径为Φ20mm，钢丝绳折算到卷筒上的线速度为36m/min。主、副起升机构卷绕系统最后选用宁波某液压有限公司产品。

图1 80t/20t固定式起重机结构简图

3.2 变幅机构

变幅机构采用液压油缸进行变幅。首先根据受力分析计算出油缸所受的最大推力为350×104N，然后根据协议规定的最大、最小幅度推算出液压油缸长度为5 461mm、行程为3 775mm。

3.3 回转机构

回转支承选用三排柱式回转支承，回转支承内齿圈和破碎站筒体用螺栓连接在一起，外齿圈与起重机塔筒螺栓连接，三合一回转电机通过偏心螺栓与塔筒固定在一起，三合一回转电机驱动小齿轮沿大齿轮转动，从而驱动塔筒回转。经计算：回转机构大、小齿轮速比为9.75，总速比为1 735.5，三合一回转电机的功率为31kW（S3，40%工作制），选用意大利罗西的两台15kW（S1，100%工作制）电机可满足使用要求。

4 回转支承受力分析及计算

4.1 受力分析

回转支承在最大幅度满载时的受力情况见图2。G1为塔筒、回转机构和控制系统自重，共23×103kg；G2为80t起升机构自重，G2=2×103kg；G3为20t起升机构自重，G3=0.9×103kg；G4为臂架自重，G4= 15×103kg；G5为液压缸自重，G5=2×103kg；G6为80t吊具、导向滑轮组、80t定滑轮组和钢丝绳自重，共4×103kg；G7为20t吊具、20t定滑轮组和钢丝绳自重，共0.8×103kg；F1为物品重量，满载时，F1=80× 103kg；F2为物品重量，满载时，F2=20×103kg。

4.2 不同工况的倾覆力矩计算

经分析，起重机在起吊相同重物时，在最大幅度产生的倾覆力矩是最大的；80t/20t固定式起重机有两套起升机构，但这两套机构不同时工作。

起重机在不同载荷状态下，回转支承所受倾覆力矩的计算结果见表1。

图2 回转支承在最大幅度满载时的受力情况

表1 不同载荷状态下回转支承所受倾覆力矩计算结果

负载 倾覆力矩（kN·m）不计风力，80t起升机构承受125%的试验载荷11 825 80t起升机构满载且起重机承受最大工作风压9 713不计风力，20t起升机构承受125%的试验载荷4 409 20t起升机构满载且起重机承受最大工作风压3 781

从表1中可以看出，80t/20t固定式起重机进行静载试验，承受125%的试验载荷时，回转支承所受倾覆力矩最大。回转支承选用马鞍山方圆公司产品133.40.222 0，其承受的倾覆力矩最大可达到16 500kN·m，完全满足要求。

5 结束语

由于80t/20t固定式旋臂起重机为专门的工艺设备服务，与为全局服务的起重机械相比，其构造简单、制造方便、成本低廉，且该起重机底盘固定，可以衍生为随车起重机，同时又采用臂架回转，可以衍生为轮胎式、履带式、铁路式和浮式起重机，因此可广泛应用到国民经济的各个行业。

参考文献：

［1］ 张质文，王金诺，虞和谦，等.起重机设计手册［M］.北京：中国铁道出版社，1998.

［2］ 北京起重运输机械研究所.GB/T3811起重机设计规范［S］.北京：中国标准出版社，2008：1-255.

Research and Development of 80t/20t Stationary Crane for Crusher Station

QIN Yi，ZHOU Ji-hong
（Taiyuan Heavy Industry Co.，Ltd.，Taiyuan 030024，China）

Abstract：The paper systematically explains the research and development of 80t/20tstationary crane，describes the overall design of the fixed crane and the design of major components.Through the stress analysis of slewing bearing，the overturning moment on slewing bearing is calculated and analyzed.

Key words：stationary crane；general proposal；component design；slewing bearing

中图分类号：TH21

文献标识码：A

文章编号：1672-6413（2016）01-0122-02

收稿日期：2015-02-09；

修订日期：2015-10-28

作者简介：秦毅 （1981-），男，山西襄汾人，工程师，工学硕士，从事起重机设计工作。