固定座式起重机整机海运技术创新与应用
王彬+吴海来
摘 要：固定吊结构特殊，上下部结构重量相差较大，传统的散件运输方式，费时费力、效率低下、生产成本高。为了有效降低海运成本、更加高效、安全地将固定吊运抵用户码头安装，需要一种新的海运技术。
关键词：固定座式起重机；整机海运；技术创新
中图分类号：U693 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）3-0052-02
固定座式起重机（HGQ，以下简称固定吊）是一种常用港口起重设备，该类设备上部结构类似于门座式起重机，下部为单筒体结构与码头预制基座连接。其无大车行走机构，无框架式门腿结构，采用单筒体与预埋基座焊接方式安装固定，无法移动工作位置。固定吊的整机海运技术是基于该类设备自身的结构特点及用户码头条件限制，在确保固定吊安全的前提下，通过多项技术创新，突破技术瓶颈，实现固定吊的整机海运。
1 技术创新优势
（1）缩减项目成本和时间。固定吊整机运输至用户码头，卸船后即可与基座安装，仅需进行少量调试工作即可交付使用，可大幅减少现场各项费用支出，同时也使现场总装调试工期有效缩短。
（2）提高设备发运的完整性。整机运输使固定吊的设备完整性得到保障，减少了因散件发运而造成的诸如：发运零部件遗失、发运顺序混乱、现场清点工作等诸多麻烦。使设备到岸后的调试交机更加便利。
（3）降低运输成本。整机运输为三维运输，整个上部结构全部安装好，高度空间利用率高，可大大节约运输成本，提高了运输效能；若散件运输，原本使用整机运输一航次即可完成的工作，则至少需要三航次才可以完成。
（4）减少对外设备的依赖性。固定吊如果散件发运至现场组装，则需要众多大型的吊装设备辅助，往往费用高昂，效率低下。整机运输则可一劳永逸避免对外设备的过渡依赖这一问题。
2 技术难点
（1）固定吊结构存在重量分配不均，存在“头重脚轻”现象。固定吊主要分为上部和下部两大结构，其主要的工作机构和部件均安置在上部结构上，加上预制的配重重量，一般上部结构的重量可占整机重量的80%以上，形成了典型的“头重脚轻”危险状态。
（2）固定吊自身缺乏行走机构，无法移动。由于固定吊在码头直接与预埋基座连接，作业时无需移动，所以在设计时并没有考虑安装行走机构，使固定吊缺乏海运装卸船期间的移动能力。
（3）固定吊筒体结构简单，强度低，无法满足海运颠簸工况要求。固定吊下部为筒体结构，结构十分简单薄弱，使仅可承受垂向受力，而海运时产生的颠簸工况主要为横向和纵向受力，筒体结构无法满足此类工况下的强度要求。
3 技术创新与应用
3.1新增“无联系横梁式”附加行走机构
为了解决固定吊自身缺乏行走机构，无法移动的技术难点，我们在固定吊的筒体结构上新增“无联系横梁式”附加行走机构用于发运状态装卸船时的工况（发运状态工况如图1示，配重灌满，臂架呈水平状态），考虑到固定吊在移动过程中的重心变化，可能会引起附加行走的牛腿和分载梁的集中载荷过大，存在超出设计许用应力范围的情况。
所以在设计附加行走结构时，首先对该结构在实际工况中的受力情况进行计算分析校核，以确保行走结构的安全性，以及设计方案的合理性：
3.1.1各工况附加行走机构受力分析计算
现假设以固定吊整机空载重量1200t，行走机构轨距13.4m，基距6m为例，当俯仰角度为55°时的最极端工况（整机偏载3腿受力，单腿悬空）下受力情况如下图1示，各可能发生工况计算如下：
工况1：重心偏分载梁侧
在取得各牛腿支点受力值后，即可根据其中最大受力值计算牛腿结构和分载梁的许用强度。
3.1.2牛腿强度计算
由表1牛腿受力值数据表可知在工况3中的2#牛腿受力值最大，单腿受力F=626.4t，所以我們选取该数值进行牛腿强度校核计算。
3.1.3分载梁强度计算
通过对连接台车与牛腿的分载梁进行受力分析与强度校核，并以此为依据，选取符合应力要求的轨道梁旧件2件，经改制后作为本项目的分载梁使用。
通过科学分析和精确计算，发现以现有的工装组成的行走机构既可以保证行走支点在偏载时所承受的载荷力在台车的受压允许范围之内，不至发生压溃台车的事故，又能够确保设备的重心始终不发生明显的偏移，从而避免发生倾翻的危险。在实际装卸过程中，设备的各项指标也验证了上述计算结果的准确性。
最后组成附加行走机构：具体为在固定吊筒体的两侧各焊接牛腿两件，牛腿下安装行走梁。最后在行走梁下安装4部400t顶升台车，轨距为13420mm，台车自带顶升液压油缸，油缸顶升行程为168mm。
3.2圆筒体内部结构加强
由于固定吊上部结构距离轨面15m以上，海运绑扎只能在下部圆筒体上进行；同时，附加行走机构的安装也使得该设备下部圆筒体承受着巨大的应力载荷。而为了使固定吊卸船后筒体结构顺利与码头基座定位对接，筒体结构（直径达12m）的圆度设计误差不得超过60mm，而筒体结构的筒壁钢板厚度一般在20mm～40mm左右。使得固定吊筒体结构极易发生塑形变形、甚至破断撕裂等情况。通过上述技术创新，使原本笨重的固定吊具备了移动能力，且结构强度满足整机海运的强度要求。
2015年4月中旬，该技术创新方案应用于1台海南昌江固定吊的整机运输项目。在较短时间内顺利完成了装船和卸船，且在经历了5天的海运卸至用户码头后，经检测，该固定吊的筒体圆度变形误差在允许控制范围之内，通过人工现场调校即完成了与码头预埋基座的对接安装工作，高效地工作效率受到了用户的高度评价。
摘 要：固定吊结构特殊，上下部结构重量相差较大，传统的散件运输方式，费时费力、效率低下、生产成本高。为了有效降低海运成本、更加高效、安全地将固定吊运抵用户码头安装，需要一种新的海运技术。
关键词：固定座式起重机；整机海运；技术创新
中图分类号：U693 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）3-0052-02
固定座式起重机（HGQ，以下简称固定吊）是一种常用港口起重设备，该类设备上部结构类似于门座式起重机，下部为单筒体结构与码头预制基座连接。其无大车行走机构，无框架式门腿结构，采用单筒体与预埋基座焊接方式安装固定，无法移动工作位置。固定吊的整机海运技术是基于该类设备自身的结构特点及用户码头条件限制，在确保固定吊安全的前提下，通过多项技术创新，突破技术瓶颈，实现固定吊的整机海运。
1 技术创新优势
（1）缩减项目成本和时间。固定吊整机运输至用户码头，卸船后即可与基座安装，仅需进行少量调试工作即可交付使用，可大幅减少现场各项费用支出，同时也使现场总装调试工期有效缩短。
（2）提高设备发运的完整性。整机运输使固定吊的设备完整性得到保障，减少了因散件发运而造成的诸如：发运零部件遗失、发运顺序混乱、现场清点工作等诸多麻烦。使设备到岸后的调试交机更加便利。
（3）降低运输成本。整机运输为三维运输，整个上部结构全部安装好，高度空间利用率高，可大大节约运输成本，提高了运输效能；若散件运输，原本使用整机运输一航次即可完成的工作，则至少需要三航次才可以完成。
（4）减少对外设备的依赖性。固定吊如果散件发运至现场组装，则需要众多大型的吊装设备辅助，往往费用高昂，效率低下。整机运输则可一劳永逸避免对外设备的过渡依赖这一问题。
2 技术难点
（1）固定吊结构存在重量分配不均，存在“头重脚轻”现象。固定吊主要分为上部和下部两大结构，其主要的工作机构和部件均安置在上部结构上，加上预制的配重重量，一般上部结构的重量可占整机重量的80%以上，形成了典型的“头重脚轻”危险状态。
（2）固定吊自身缺乏行走机构，无法移动。由于固定吊在码头直接与预埋基座连接，作业时无需移动，所以在设计时并没有考虑安装行走机构，使固定吊缺乏海运装卸船期间的移动能力。
（3）固定吊筒体结构简单，强度低，无法满足海运颠簸工况要求。固定吊下部为筒体结构，结构十分简单薄弱，使仅可承受垂向受力，而海运时产生的颠簸工况主要为横向和纵向受力，筒体结构无法满足此类工况下的强度要求。
3 技术创新与应用
3.1新增“无联系横梁式”附加行走机构
为了解决固定吊自身缺乏行走机构，无法移动的技术难点，我们在固定吊的筒体结构上新增“无联系横梁式”附加行走机构用于发运状态装卸船时的工况（发运状态工况如图1示，配重灌满，臂架呈水平状态），考虑到固定吊在移动过程中的重心变化，可能会引起附加行走的牛腿和分载梁的集中载荷过大，存在超出设计许用应力范围的情况。
所以在设计附加行走结构时，首先对该结构在实际工况中的受力情况进行计算分析校核，以确保行走结构的安全性，以及设计方案的合理性：
3.1.1各工况附加行走机构受力分析计算
现假设以固定吊整机空载重量1200t，行走机构轨距13.4m，基距6m为例，当俯仰角度为55°时的最极端工况（整机偏载3腿受力，单腿悬空）下受力情况如下图1示，各可能发生工况计算如下：
工况1：重心偏分载梁侧
在取得各牛腿支点受力值后，即可根据其中最大受力值计算牛腿结构和分载梁的许用强度。
3.1.2牛腿强度计算
由表1牛腿受力值数据表可知在工况3中的2#牛腿受力值最大，单腿受力F=626.4t，所以我們选取该数值进行牛腿强度校核计算。
3.1.3分载梁强度计算
通过对连接台车与牛腿的分载梁进行受力分析与强度校核，并以此为依据，选取符合应力要求的轨道梁旧件2件，经改制后作为本项目的分载梁使用。
通过科学分析和精确计算，发现以现有的工装组成的行走机构既可以保证行走支点在偏载时所承受的载荷力在台车的受压允许范围之内，不至发生压溃台车的事故，又能够确保设备的重心始终不发生明显的偏移，从而避免发生倾翻的危险。在实际装卸过程中，设备的各项指标也验证了上述计算结果的准确性。
最后组成附加行走机构：具体为在固定吊筒体的两侧各焊接牛腿两件，牛腿下安装行走梁。最后在行走梁下安装4部400t顶升台车，轨距为13420mm，台车自带顶升液压油缸，油缸顶升行程为168mm。
3.2圆筒体内部结构加强
由于固定吊上部结构距离轨面15m以上，海运绑扎只能在下部圆筒体上进行；同时，附加行走机构的安装也使得该设备下部圆筒体承受着巨大的应力载荷。而为了使固定吊卸船后筒体结构顺利与码头基座定位对接，筒体结构（直径达12m）的圆度设计误差不得超过60mm，而筒体结构的筒壁钢板厚度一般在20mm～40mm左右。使得固定吊筒体结构极易发生塑形变形、甚至破断撕裂等情况。通过上述技术创新，使原本笨重的固定吊具备了移动能力，且结构强度满足整机海运的强度要求。
2015年4月中旬，该技术创新方案应用于1台海南昌江固定吊的整机运输项目。在较短时间内顺利完成了装船和卸船，且在经历了5天的海运卸至用户码头后，经检测，该固定吊的筒体圆度变形误差在允许控制范围之内，通过人工现场调校即完成了与码头预埋基座的对接安装工作，高效地工作效率受到了用户的高度评价。
