一种电站用桥机的低净空设计思路

梁 昊，姚晓敏

（山东丰汇设备技术有限公司，山东 济南 250200）

一种电站用桥机的低净空设计思路

梁 昊，姚晓敏

（山东丰汇设备技术有限公司，山东 济南 250200）

近年来，市场对电站汽机房吊装发电机定子用桥机需求量越来越多，特别是80t～130t等中等吨位的电站桥式起重机占据市场份额较大。本文主要从降低轨顶以上高度H1为切入点，通过对比几种典型的电站桥式起重机结构形式，从构造特点、受力情况、加工工艺等多方面分析，提出一种电站用桥机的低净空设计思路，提高电站用桥机的市场竞争力。

电站用桥机；低净空；行走机构；轨顶以上高度

1 引 言

影响电站用桥机整机性能及技术评标的主参数大致有：轨顶以上高度H1，整机宽度W，整机自重G，整机功率P，大车轮压Pmax，左右钩限C，整机工作级别等（图1）。这几大参数是相互影响，相互制约的。其中，轨顶以上高度H1尤为重要。在相同起升高度情况下整机轨顶以上高度H1设计越低，厂房高度就可以越低，就越可以提高厂房利用率，进而节省大量厂房的土建费用。据设计院提供的资料，150m×30m的电厂厂房造价约300元/m3，高度每降低1m，节省土建费用约135万元。可见，轨顶以上高度H1通常是业主桥机评标的重要参数。

轨顶以上高度H1由小跑车高度和主结构端梁支撑段高度两部分构成，所以提高投标中标率，就必须降低轨顶以上高度H1，也就必须从降低小跑车高度和降低主结构端梁支撑段高度两部分入手。小跑车受制于卷扬机的性能限制，一般可降低的高度有限。主结构端梁支撑段高度和桥机吨位、结构形式等因素相关。针对电站用桥机吨位主要集中于80～130t的特点，不考虑降低小跑车高度的前提下，通过降低主结构端梁支撑段高度进而降低桥机轨顶以上高度H1，提高桥机投标中标率，还是很有研究价值的。

2 技术难点

降低主结构端梁支撑段高度，与桥机主端梁连接形式和桥机大车行走机构车轮组构造形式都有直接关系，尤以主端梁连接形式为重点，主要难点和要求如下。

图1 桥机示意图

1）为避免行走机构采用台车平衡梁增加主结构端梁支撑段高度，80～130t电站用桥机的小车和大车车轮数量最好都为4个。

2）为了尽量降低主结构端梁支撑段高度，桥机主梁和端梁最好侧面连接（焊接或高强度螺栓连接），小跑车主梁和端梁也最好侧面连接（整体焊接或高强度螺栓连接）。

3）新的轴承箱结构要便于实现标准化模块化设计和制作。

3 符合要求的几种主端梁连接形式

1）主端梁焊接+角轴承+调整垫板（传统式）(图2) 整体结构采用2根主梁和2根铰接式端梁的四梁框架桥架，双主梁通过联系梁及销轴相互连接，每根主梁和对应铰接式端梁采用焊接连接形式，适用于未采用台车的桥式起重机端梁或门式起重机的下横梁，一般轮距比较大的场合。采用这种结构，制造、安装都很方便，但构造较复杂、重量大、零件多、安装精度低，调整垫片比较麻烦，用时较长，在使用过程中易腐蚀损耗。且角型轴承箱结构不利于产品的标准化和模块化设计，车轮的安装精度依赖于工人的技术水平，不利于后期的设备维护和检修，多数公司已淘汰此种连接形式。

图2 主端梁焊接+角轴承+调整垫板

2）主端梁侧面高强螺栓连接+摩擦垫+镗孔轴承箱（图3） 德马格桥架的主端梁的连接就采用了这种形式。这种连接方式是采用两块厚的法兰板，先分别焊在主梁和端梁上，每个螺栓孔处需要加工3～5mm深的沉孔(在主、端梁上都要加工)。在沉孔内放入一个定位圆环垫圈，安装时将垫圈点焊固定在沉孔内，然后用端梁去配合主梁，用扭矩扳手按要求加预紧力，然后用高强度螺栓通过法兰板把主梁和端梁连接起来。这种连接形式的特点是连接作用力的传递靠法兰间摩擦垫和法兰沉孔间的摩擦力，螺栓本身不承受剪切力和挤压力。这种连接形式端梁与主梁是拆分设计，主端梁之间的连接法兰留有2～3mm间隙，连接法兰不用大面积加工平面，端梁可单独加工，并使用镗孔轴承箱车轮组，利于产品的标准化和模块化设计制造，是一种在制造运输和安装方面都比较优越的主端梁连接形式。

图3 主端梁侧面高强螺栓连接+摩擦垫+镗孔轴承箱

3）主端梁侧面高强螺栓连接+剪力台阶+定位销(图4） 此种连接形式的特点：桥机的主端梁的连接法兰面均靠机加工保证装配精度，各部件需要单独机加工，需设计承载足够剪力和挤压的剪力台阶，再靠定位销消除侧向定位误差，可实现部件之间的精确定位，最后由高强度螺栓连接装配。这种连接形式端梁与主梁也是拆分设计，端梁同样可以单独加工，并使用镗孔轴承箱车轮组，利于产品的标准化和模块化设计制造，制造、运输和安装都比较方便。

4 一种新连接形式

图4 主端梁侧面高强螺栓连接+剪力台阶+定位销

整体结构采用2根主梁和2根铰接式端梁的四梁框架桥架，双主梁通过联系梁及销轴相互连接，每根主梁和对应铰接式端梁采用焊接连接形式，每侧铰接式端梁在主梁两侧腹板外侧各设置一处横断拆分法兰与各自的单轮台车用高强螺栓连接。铰接式端梁的横断拆分法兰以及单轮台车连接法兰均靠机加工保证装配精度，连接法兰面中间设置可以承载足够剪力和挤压的水平平键，再靠连接法兰四角的定位销或铰制孔螺栓消除侧向定位误差，可实现部件之间的精确定位，最后由高强度螺栓连接装配（图5）。与前几种桥机主端梁连接形式相比较，特别是与第二种德马格的拆分形式相比，这种新型主端梁连接形式有诸多优点：双剪切平面受力更好，能满足大吨位，低整机高度的情况，适合应用于欧式起重机；配合定位键和铰制孔螺栓，端梁定位准确，连接螺栓基本无剪力作用；双主梁和一车运输，节约运输成本；端梁拆分后，各单轮台车加工制造方便，可实现标准化制造；通过调整单轮台车长度就可以调整小跑车轨距，利于小车轨道布置和调整；大车行走机构可以使用的镗孔式轴承箱，便于与小车行走机构的统一设计。

图5 主端梁侧面高强螺栓连接+剪力台阶+定位销

5 结 论

近年来伴随着市场竞争的加剧，市场赋予电站用桥机很多新设计理念，比如“欧式起重机”设计理念，这是一种基于欧洲轻量化和模块化设计理念以及先进生产制造工艺，使整个起重机的结构紧凑，运行平稳，自重减轻，高度降低，节能减耗，大大减少用户对起重机运行厂房的建造成本和起重机运行费用，提高起重机的整机品质和运行性能。欧式起重机将会成为起重机的发展趋势和市场需求的主流，电站用桥机也不例外。无疑，采用这种新的桥机主端梁连接形式，对降低主结构端梁支撑段高度，降低轨顶以上高度H1，降低桥机整机高度，降低业主厂房建造成本，提高桥机市场竞争力是很有益处的。

[1] 张质文，王金诺．起重机设计手册[M]．北京：中国铁道出版社，2001.

[2] 须 雷．现代起重机的特征和发展趋向[J]．起重运输机械，1997，(10)：3-7．

[3] 马进峰，张寅龙．进口桥式起重机与国产桥式起重机比较[J]．科技风，2011，(16)：110-111.

(编辑 贾泽辉)

A bridge crane of power station low clearance design thought

LIANG Hao, YAO Xiao-min

TH213.5

B

1001-1366(2015)11-0038-03

2015-10－20