秦江朝

摘要：近些年我國的發(fā)展速度非常快，科學(xué)技術(shù)也有了很大的進(jìn)步。尤其是在工業(yè)方面，取得了令人矚目的成績?；跈C(jī)械一體化技術(shù)快速發(fā)展，橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化需走向數(shù)字化，大大減小人工調(diào)控設(shè)備的難度。起重機(jī)的固有可靠性水平是在設(shè)計(jì)階段決定的，設(shè)計(jì)階段是決定其是否安全的第一步，也是最重要的一步。如果設(shè)計(jì)的起重機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性水平不高，無論后天的管理、維修、保養(yǎng)水平多高，產(chǎn)品還是不安全的。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；結(jié)構(gòu)；可靠性；優(yōu)化

橋式起重機(jī)是一種常用的特種設(shè)備，出現(xiàn)故障的情況特比較多，需要沒有足夠重視就有很大的可能會(huì)發(fā)生安全事故，這就需要在設(shè)計(jì)階段考慮可靠性要求。結(jié)構(gòu)的質(zhì)量約占整臺(tái)起重機(jī)質(zhì)量的60%-80%，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)具有突出意義。現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)人員一般采用手工試湊法，做起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)出于安全考慮，在校核強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性時(shí)一般會(huì)留有一定的設(shè)計(jì)裕度，而常規(guī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)為追求結(jié)構(gòu)輕量化往往把強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等許用值用到極限，這樣做不能確保結(jié)構(gòu)是否安全，其最優(yōu)設(shè)計(jì)方案一般不會(huì)被起重機(jī)企業(yè)所采納。

一、橋式起重機(jī)

橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組?！皺C(jī)械化”是設(shè)備操作發(fā)展趨勢(shì)，按照數(shù)字系統(tǒng)布局方式進(jìn)行調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場操作作業(yè)流程一體化，推動(dòng)了起重機(jī)開發(fā)與利用的最優(yōu)化。結(jié)合數(shù)字系統(tǒng)對(duì)起重機(jī)操作提供科學(xué)指導(dǎo)，提出切實(shí)可行的設(shè)備操作體系。體現(xiàn)了數(shù)字工程技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了操作模式及改造的一體化建設(shè)。

二、橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

（一）科技化

機(jī)械化起重機(jī)操作體系中，要充分利用數(shù)字技術(shù)指導(dǎo)起重機(jī)建設(shè)，幫助企業(yè)構(gòu)建更具創(chuàng)新性的開發(fā)模式，減少各類起重機(jī)的浪費(fèi)率。對(duì)于不同操作模式中，要更好地利用起重機(jī)結(jié)構(gòu)布局平臺(tái)，建立具有區(qū)域特色的操作操作方式。只有結(jié)合不同類型的結(jié)構(gòu)層次，才能選擇相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，才能更好地利用機(jī)械化操控體系。

（二）功能化

數(shù)字操作運(yùn)行功能實(shí)現(xiàn)升級(jí)改造，職能上，數(shù)字平臺(tái)協(xié)同施工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合化調(diào)度，為區(qū)域施工與分析提供指導(dǎo)依據(jù)；功能上，利用數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃改造，從事了更加多樣式的起重機(jī)結(jié)構(gòu)體系，保證數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)行與設(shè)備操作的最優(yōu)化。數(shù)字系統(tǒng)為設(shè)備結(jié)構(gòu)服務(wù)提供各項(xiàng)操作服務(wù)，如：硬件設(shè)定、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集等，這些都是操作單位測量中不可缺少的功能模塊，可在短時(shí)間內(nèi)完成多種數(shù)據(jù)處理任務(wù)。

（三）最優(yōu)化

為了更好地參與橋梁工程建設(shè)，必須拓展操作單位在設(shè)備結(jié)構(gòu)服務(wù)方面的創(chuàng)新改革，以新技術(shù)為中心指導(dǎo)實(shí)地操作方案。我國起重機(jī)儲(chǔ)存量豐富，起重機(jī)開發(fā)與利用建設(shè)關(guān)系著區(qū)域發(fā)展水平，如何科學(xué)利用設(shè)備操作技術(shù)是極為關(guān)鍵的。數(shù)字技術(shù)是現(xiàn)代施工業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，設(shè)備操作是為了更好地開發(fā)起重機(jī)，構(gòu)建具有機(jī)械化特點(diǎn)的施工作業(yè)模式，幫助企業(yè)構(gòu)建科學(xué)的發(fā)展機(jī)制，從而提高了起重機(jī)結(jié)構(gòu)布局與發(fā)展模式。

三、橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

（一）轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

小車的轉(zhuǎn)動(dòng)方式根據(jù)減速機(jī)的安裝位置不同分為兩種：（1）安裝在小車主動(dòng)輪中間，讓小車減速機(jī)輸出軸及兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻；（2）減速機(jī)安裝在小車主動(dòng)輪的一側(cè)，該種轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝、維修、保養(yǎng)等較為方便，但是會(huì)出現(xiàn)小車車體扭擺不平穩(wěn)的情況。

（二）主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)前，橋梁工程操作行業(yè)快速發(fā)展，取決于各地區(qū)橋梁橋梁勘查的可持續(xù)戰(zhàn)略，這是對(duì)操作行業(yè)服務(wù)模式提出的全新要求。主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。

（1）箱形結(jié)構(gòu)

我國要從設(shè)備、技術(shù)、人員等方面進(jìn)行機(jī)械化轉(zhuǎn)型，增強(qiáng)自主創(chuàng)新及研發(fā)能力，從多個(gè)角度研究起重機(jī)利用模式，為起重機(jī)開發(fā)做好充分的準(zhǔn)備工作。箱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。

（2）四桁架式結(jié)構(gòu)

大型橋梁工程建設(shè)中，要結(jié)合橋式起重機(jī)進(jìn)行機(jī)械化操作，一方面資金需求非常大，另一方面維護(hù)成本也非常高，國內(nèi)企業(yè)現(xiàn)階段還沒有能力完成這一工作。此結(jié)構(gòu)由4片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。

（3）空腹桁架結(jié)構(gòu)

類似偏軌箱形主梁，由4片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余3片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。

（三）驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)定應(yīng)用系統(tǒng)要結(jié)合結(jié)構(gòu)布局特點(diǎn)，從多個(gè)角度采取針對(duì)性的調(diào)度體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)開發(fā)與利用機(jī)制，形成更加穩(wěn)定的起重機(jī)構(gòu)架體系，消除設(shè)備操作中遇到的各種問題。卻動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；分別驅(qū)動(dòng)，即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，即制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的驅(qū)動(dòng)方式。

（四）運(yùn)作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)場調(diào)度具有科技性特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場結(jié)構(gòu)布局特色及應(yīng)用模式，構(gòu)建符合現(xiàn)代科技起重機(jī)利用體制的發(fā)展模式，這些都是加快機(jī)械化工程轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用4個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。

四、結(jié)束語

總而言之，對(duì)橋梁工程來說，橋式起重機(jī)具有非常重要的作用，直接關(guān)系到整體工程的質(zhì)量安全。為了實(shí)現(xiàn)起重設(shè)備改良設(shè)計(jì)目標(biāo)，要從轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、主梁結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)作結(jié)構(gòu)等方面展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高起重機(jī)設(shè)備運(yùn)行的綜合效能。將數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)置于設(shè)備平臺(tái)，提高了整個(gè)起重機(jī)械的調(diào)控速率，為現(xiàn)場施工提供了良好的機(jī)械平臺(tái)。

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