劉永科，袁翔，張文兵

（1.海南中海石油碼頭有限公司，海南 澄邁 571924；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057）

1 設(shè)計(jì)背景

流動(dòng)式起重機(jī)大體可以劃分為三類，全地面起重機(jī)、輪胎起重機(jī)與履帶式起重機(jī)，各種機(jī)型各自都有著自己的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，絕大多數(shù)情況下不能互相取代，而其中最為常用的則為輪胎起重機(jī)。通常情況下，輪胎起重機(jī)將起升、變幅、回轉(zhuǎn)以及作業(yè)裝置布置于輪胎式的底盤上，能夠靈活地在路面上行駛，機(jī)動(dòng)性較好，可以方便地轉(zhuǎn)移場(chǎng)地的特點(diǎn)，得到廣泛使用。但是，其對(duì)道路、場(chǎng)地要求高，而且由于其車架較大、重心較高、整體高度較高，對(duì)于應(yīng)對(duì)一些施工道路狹小、區(qū)域空間緊張的建筑施工工地和需要頻繁轉(zhuǎn)場(chǎng)的要求時(shí)，往往不盡人意，無(wú)論其移動(dòng)還是作業(yè)，均比較麻煩和困難。傳統(tǒng)的輪胎起重機(jī)很難滿足這些要求，但這些情況又是經(jīng)常出現(xiàn)，因此，研發(fā)出一種能夠適用于這類特殊工況的輪胎起重機(jī)是非常有價(jià)值的。

2 設(shè)計(jì)方案的提出

針對(duì)這種使用空間受限的情況，我們開展了一定的研究與分析工作，初步提出了要在保持原有工作能力為前提的條件下，盡量減小輪胎起重機(jī)整體的結(jié)構(gòu)尺寸，降低整機(jī)的高度的設(shè)計(jì)要求。

對(duì)于伸縮臂式的輪胎起重機(jī)，其吊臂結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行伸縮或折疊，吊臂尺寸得以減少，而采用桁架式臂架的輪胎式起重機(jī)則需要根據(jù)需求，對(duì)臂架進(jìn)行折疊收縮設(shè)計(jì)，使得在吊臂收起時(shí)，進(jìn)行折疊收放，繼而達(dá)到減小整機(jī)尺寸的目的。

對(duì)于整機(jī)高度與重心的降低，首先，考慮到對(duì)底盤高度的降低，但如此會(huì)對(duì)吊機(jī)在特殊地形的行駛造成不良的影響，因此，就需要對(duì)底盤以上的機(jī)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使得重心降低、高度減小。

3 新型抓斗流動(dòng)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案的思路和內(nèi)容，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)抓斗流動(dòng)式起重機(jī)運(yùn)用情況的調(diào)研，我們?cè)O(shè)計(jì)制造出了一款新型抓斗流動(dòng)式起重機(jī)，如圖1 所示。

圖1 新型抓斗式流動(dòng)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)總圖

該機(jī)型為一款桁架臂式輪胎起重機(jī)，工作級(jí)別可達(dá)到A7級(jí)，最大起重量為8t，額定轉(zhuǎn)速為1.6r/min，抓斗工況下的起升速度可達(dá)48m/min，尾部回轉(zhuǎn)半徑為3.5m。整機(jī)同樣也是由運(yùn)行、回轉(zhuǎn)、起升、變幅機(jī)構(gòu)以及臂架、車架、抓斗等結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，我們對(duì)整機(jī)機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得整機(jī)的使用性能與惡劣工況的適應(yīng)性得到了一定程度的提升。

該機(jī)的起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有2 套結(jié)構(gòu)相同且相互獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的主起升裝置與副起升裝置，鋼絲繩分別與雙瓣抓斗的支撐繩與開閉繩進(jìn)行連接。變幅機(jī)構(gòu)也是通過(guò)鋼絲繩來(lái)實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)過(guò)計(jì)算與分析，將機(jī)構(gòu)中卷筒、滑輪布置的位置進(jìn)行了一定的調(diào)整，使得布置更為緊湊合理。

在臂架中部位置，設(shè)計(jì)有伸縮控制裝置，能夠在臂架收起后，進(jìn)行折疊收縮，如此就能夠使得整機(jī)的重心更低，且靠近回轉(zhuǎn)重心，能夠更加穩(wěn)定順利地在狹小的施工通道與條件惡劣的路面通行。如圖2 所示。

圖2 新型抓斗式流動(dòng)式起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)圖

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上方布置有負(fù)責(zé)起重吊裝作業(yè)的起升、變幅機(jī)構(gòu)以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置于運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車架與底盤上，并且使得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和底盤之間直接連接，精減掉了傳統(tǒng)的圓筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重心更低，在保證其整機(jī)的使用性能基本不變的前提下，結(jié)構(gòu)重量得以減輕，更為經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，降低了起重機(jī)的制造成本，非常適合環(huán)境較為惡劣、施工道路和施工空間較為狹小的受限區(qū)域的作業(yè)環(huán)境，而且移動(dòng)更為方便靈活，更適用于需要頻繁轉(zhuǎn)場(chǎng)的施工工況，如圖3 所示。

圖3 新型抓斗式流動(dòng)式起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)總裝圖

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)整機(jī)的機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)，優(yōu)化機(jī)構(gòu)布置的位置，調(diào)整臂架的結(jié)構(gòu)形式，改進(jìn)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與底盤的連接方式的方法，并且對(duì)整機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和有限元計(jì)算分析，我們使得制造出新型抓斗式流動(dòng)式起重機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)更為緊湊合理。整機(jī)高度不超過(guò)3 米，寬度不超過(guò)4 米，整機(jī)重量不超過(guò)30 噸，相比其他同類同工作能力的流動(dòng)式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)尺寸很大程度上得到了減小，能夠更適用于惡劣工況環(huán)境下的作業(yè)，并且充分滿足公路運(yùn)輸?shù)囊螅乖O(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)更加便利。

本文對(duì)新型抓斗流動(dòng)式起重機(jī)的研究與設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，為解決此類流動(dòng)式起重機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用上存在的一些問(wèn)題提供了思路與方法，也對(duì)今后流動(dòng)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)有著一定的參考借鑒價(jià)值。