600t液压起升门式起重机

1 主要技术参数

中国第一重型机械集团有限公司在伊朗的涉外工程项目中，为了卸装加氢反应器罐体的工程

应用，特委托石家庄铁道学院开发研制了这台6OOt液压起升门式起重机(以下简称门机)设备。这台起重设备主要从起升系统和吊具系统2方面区别于其他门机。另外，在起重机的设计过程中要充分考虑海上的集装箱运输，以及该设备的一些主要设计参数要适应伊朗当地的环境条件。2008年8月，国内第1台60O t液压起升门机设备研制完成，并顺利通过了型式试验，各项参数都达到了设计指标要求，取得了满意的结果。该机主要技术参数为：

额定起重量          600 t

门机跨度            17 m

门机净空高度        13．5 m

行走控制方式        变频调速控制

重载最大横移量      ±1．0 m

门机自重            205 t

适应海拔高度        l 878

适应相对湿度        85％

适应环境温度        一28℃ ～50℃

适应环境最大风力    120 km／h

工作电源            380 V、50 Hz

整机重载行走速度    O ～16 m／min

顶升液压缸最大行程  2．1 m

液压系统工作压力    21／25 MPa

起升总功率          150 kW

工作状态最大风力    6级

2 总体方案设计

根据伊朗项目现场的布局实际情况和使用时的具体步骤与要求，确定了以下设计原则：采用支腿液压顶升的起升方式；两侧的大车行走采用电机驱动的双轮轨行走方式，并具有变频调速功能；起重小车采用电机驱动的单轨行走方式，并具有变频调速功能；吊具系统采用吊杆、尼龙吊带和液压插销的方式；供电方式采用场地纵向中央供电的方式；所有设计单元均能满足海上集装箱运输；主要设计参数均要满足伊朗高原的环境条件。

采用支腿液压顶升的起升方式是该机的最大特点。液压顶升系统是1种完全承担门机起升能力的液压顶升机构，起吊额定载荷600 t，部分自重载荷约106 t，全部要由液压顶升机构带动门机两侧支腿伸缩套的升降动作完成，起升高度2 000mm。液压顶升机构组成包括：液压顶升机构液压泵站2台，GGK1—280／200—2511—2100×3580顶升液压缸8支。两侧支腿各由4支顶升液压缸支撑，两侧各有1台泵站，2台泵站从油路上是各自独立的，控制上可同时并有相对关系的控制，使其两侧的8支液压缸同步升降。液压顶升机构在门机起吊额定载荷600 t时，由两侧各4支液压缸作为支腿的支撑状态，此时液压顶升机构将支腿立柱的外套以上部分(包括吊重、主梁、起重小车、上承梁)顶起，2支腿处各4支顶升液压缸支撑载荷，主梁上的移动载荷包括吊重、吊具和起重小车。

液压系统中对两侧液压缸分别由2个比例换向阀单独进行控制，可分别或同时控制两侧液压缸伸缩，使每侧4支液压缸靠刚性同步控制，两侧液压缸由液压比例流量控制两侧支腿伸缩同步。

为了保证安全顶升，在液压缸无杆腔出油口设置液控单向阀，使液压缸在顶升重物时保压。并在液压缸进出油路中设置调速阀，使所需速度可调。在每侧无杆腔总油路中设置平衡阀，使无杆腔回油时保持有背压的作用。液压系统采用比例流量阀控制，是在4支液压缸中有1支配有位移传感器，检测两侧支腿的位移信号，通过流量一位移一电反馈的控制方式，经比例流量阀开启信号，形成1个闭环控制功能，使两侧液压缸活塞杆精确进出给定的位移量，保证两侧支腿伸缩同步，控制准确敏捷。

每侧支腿立柱是1个伸缩套式结构， 即立柱分为外套和内套2部分，内外套之间接触部分是滑道，类似于汽车起重机的吊臂结构。外套两侧设有耳座，用以连接4个液压缸的缸头套环。外套顶端与主梁端部的上承梁连接，千斤顶顶升时，外套向上滑动，则主梁向上起升。基于刚性保护套的设置，它承担了门机立柱所受的横向力，保证了每侧4个液压缸的刚性同

步问题。

大车沿大车轨道要实现重载横向直线行走，大车行走轨为双线双轨，轨道坡度为平坡。大车行走机构承受整机的自重载荷和吊重载荷，大车行走机构在门架下承梁下呈4点支承形式。大车行走机构分别由横向均衡梁与门架下承梁铰接相连，再由纵向均衡梁与横向均衡梁和台车铰接相连，以使在自重和重载情况下轮压均衡。驱动装置采用斜齿轮一伞齿轮减速器分别驱动。大车制动转矩由减速器制动器提供。

起重小车机构包括小车台车组、液压绞车、吊杆等部分。吊杆上端通过销轴和小车台车纵梁上的活动肘节下端联接， 吊杆下端通过销轴挂住吊带，另外小车台车纵梁上的活动肘节上端也是通过销轴和小车台车纵梁相联接的。活动肘节的上下2个销轴是互相垂直的2个方向设置的，所以，可以保证吊杆在横向和纵向自由摆动。起重小车顶部的液压绞车通过滑轮组吊挂住吊杆顶端，拆掉吊杆上端的销轴，可将吊杆放至地面，待吊杆挂住吊带后，再提升吊杆，通过活动肘节的喇叭口导向， 吊杆顶端的销轴孔对准活动肘节的销轴孑L插入销轴(液压自动插销或人工插销) 后， 即可起升门机整机。600 t液压起升门机总图见图1， 吊装图见图2。

因为该机设备要通过海上运输到伊朗国内使用，故设计中所有的设计单元均要保证能满足海上集装箱运输的要求。无论是主梁结构、支腿立柱保护套结构、大车行走机构等，在设计之初应选好将来用集装箱运输方式。在设计过程中，无论设计单元的尺寸、单重和吊装方式等，都要满足集装箱的规格要求。

图1 6OO t液压起升门机总图

1．主梁2立柱上承梁3．立柱保护套4立柱下承均衡梁

5．起重小车系统6．大车行走系统7．液压起升系统

图2 6OO t液压起升门机吊装图

鉴于伊朗高原特殊的地理环境和国内的设备零部件供应条件，在设计中考虑了施工现场的环境温度、风沙天气情况和设备维修方便等。

3 主要创新点

(1)600 t重载的起升采用门机支腿液压缸起升方式；

(2)支腿的起升采用刚性保护伸缩套方式，实现了承担门机的水平载荷和一侧的4个液压缸刚性同步的要求；

(3)吊具采用了可自由放到地面，以便实现尼龙吊带轻松安装的吊杆方式；吊杆采用液压马达绞车和滑轮系统实现了吊杆的自由升降；

(4)吊杆上端的钢销采用了液压自动插销的方式，避免了高空插拔钢销作业模式；

(5)采用位移传感器来检测两侧支腿的位移信号，通过流量一位移一电反馈的控制方式，给液压泵站的比例流量阀开启信号，形成1个闭环控制功能，使两侧液压缸活塞杆精确进出给定的位移量，保证了两侧支腿伸缩同步。

4 型式试验

鉴于该机设备国内生产，而将来是在伊朗国内使用，伊朗高原特殊的地理环境条件与国内有较大差别，以及通过考察得知在伊朗国内采购设备零部件非常困难等情况，要求门机设计生产完成后，在生产厂内进行充分的型式试验，以便发现问题解决问题。所以，做好这次门机正式出厂前的试验工作，是保证其在海外使用顺利安全的关键环节。

试验前的准备工作：备用750 t的钢板作为试件的配重；备用千斤绳2根；加工4块钢板弧形护角以便保护千斤绳；全面检查门机各部件的组对和安装质量，与设计图纸的符合程度；检查起重机的电气系统和液压系统，保证各个控制系统开关动作灵敏准确。

4．1 试验步骤

(1)空载试验 主要检查各个机构系统的运转情况是否正确和到位；

(2)起重机静载试验分4步进行加载：第1步加载到额定起重量的50％ (300 t)；第2步加载到额定起重量的70％ (420 t)；第3步加载到额定起重量的100％ (600 t)；第4步加载到额定起重量的125％ (750 t)。前3次加载要做起升、横移和回落制动动作，以查看各部位有无异常现象。第4步超载试验，只起升到离地面10 cm处，悬吊静止不少于10 min，检查结构的刚度和稳定等情况；(3)动载试验起重量为额定载荷的110％(660 t)，各机构的动载运转应分别进行，起升、大车行走、小车行走和制动等动作要单独进行试验，并且要在全行程上进行。

4．2 试验内容

(1)结构方面立柱的垂直度、横梁的挠度和局部的稳定性；

(2)机械和液压方面 台车组的行走情况、抱闸制动及限位器情况；液压系统的各泵站电机工作情况，压力显示的变化情况，各泵站的油位显示情况，各管路的接头情况等；

(3)电气方面 操作台的各种按钮开关的灵敏准确状况、所有电机的运转情况、变频器和电阻箱等元器件的状况、各个线路的畅通和保护情况、漏电接地保护状态。

5 结语

国内第l台600 t液压起升门机的研制完成，保证了中国第一重型机械集团有限公司在伊朗的涉外工程项目的顺利实施，开创了国内此类型大吨位门机首例，为今后进一步开发类似的起重设备提供了参考。