大載荷組合多功能龍門吊設計與實施

吳 旻，李 陽

(南京電子技術研究所， 江蘇 南京 210039)

大載荷組合多功能龍門吊設計與實施

吳 旻，李 陽

(南京電子技術研究所， 江蘇 南京 210039)

文中介紹了某型雷達在場地受限制無法使用現代化起重機械吊裝的情況下,采用的簡易大載荷組合多功能龍門吊的結構設計、虛擬裝配、驗證和實施。該龍門吊吊裝載荷大且具有多種吊裝模式，結構簡單，易于拼裝和拆卸，解決了在特定條件下進行大型雷達天線陣面吊裝和拼裝的難題，可供類似情況下的吊裝工程借鑒。

大載荷；龍門吊；三維結構設計；虛擬裝配

引 言

某型雷達產品天線陣面(含承載平臺)的外形尺寸為6.5 m × 8.5 m × 7 m，最大分塊重約5.5 t，吊裝高度為3 m。因該雷達位于高山上，所有裝備均需采用直升機分塊運輸，陣地空間狹小，無法使用大型起重設備，因此借鑒一些仿龍門吊的設計思路[1-2]，設計制作一個符合現場實際情況的可將承載平臺和天線陣面平移、吊裝到相應位置并配合完成拼裝的大載荷組合多功能龍門吊就顯得尤為重要。

1 組合龍門吊的總設計思路

因陣地和運輸條件的限制，必須將雷達天線陣面分拆為天線陣面上塊、中塊和下塊3部分(其中陣面中塊是附帶高頻箱體的大載荷構件)，然后運到陣地進行拼裝、恢復。拼裝時先將中塊與天線承載平臺對接，再依次將上塊和下塊與中塊連接起來。根據天線拼裝的任務需求、陣地條件和運輸條件，該組合龍門吊總的設計思路如下：

1)龍門吊應具有多種吊裝形式，以滿足天線拼裝時不同狀態下的吊裝需求；

2)龍門吊應具有大載荷吊裝能力，其最大起吊重量不低于6 t，吊裝高度不小于3 m；

3)龍門吊應具有自由平移和鎖定功能，以滿足天線拼裝時的位置調整需求；

4)龍門吊為分塊運輸、陣地拼裝的組合式結構，應控制每個分塊的體積和重量，以利于運輸和在陣地的人力搬運和拼裝。

2 龍門吊的設計方案

組合龍門吊由2個獨立的龍門吊和連接桿以及手動葫蘆等附件組成。通過連接桿將2個獨立的龍門吊連接成組合龍門吊，共同吊起、移動和提升物體；每個龍門吊也可獨立進行吊裝，并可在龍門吊頂部橫梁上安裝吊裝副桿，在副桿上進行吊裝(需拉牽引繩，防止傾翻)；還可在龍門吊的腳部安裝行走輪，一端為轉向輪，一端為固定輪，用于轉向和移動。

單個龍門吊也為可拆卸的結構，由底部三角支撐架(帶行走輪)、上立桿(安裝拉繩支耳，支耳孔滿足5 t卸扣的要求)、橫梁(安裝5個葫蘆安裝支耳)、斜支撐、側支撐架(帶行走輪)、副吊桿等組成。在龍門吊橫梁上可安裝2個手拉葫蘆(起吊載荷3 t，拉鏈長度4 m)，如圖1所示。

圖1 單個龍門吊組成示意圖

在單個龍門吊橫梁兩端或中間分別安裝手拉葫蘆進行吊裝時，最大起吊重量分別為4 t和3 t，其最大提升高度為3 m (物體最高點)，并可進行前后及左右移動。副吊桿安裝在橫梁上，吊桿的吊點伸出長度不小于1.8 m，在吊點處安裝手拉葫蘆，最大起吊重量不小于1 t，最大提升高度為3 000 mm(物體最高點)，此時配備拉牽引繩，以防止傾翻，如圖2所示。

圖2 單個龍門吊組成示意圖(加副吊桿)

將2個龍門吊中間用連接桿相連后即可組成組合龍門吊，根據組合形式不同可分為A、B、C 3種狀態。A狀態連接桿采用上連接桿A、下連接桿A，兩龍門吊間距為3.7 m；B狀態連接桿采用上連接桿B、下連接桿B，兩龍門吊間距為7.3 mm；C狀態2個龍門吊側向用副吊桿共同吊裝。A、B狀態(見圖3)起吊重量不小于6 t(間距1.26 m)，起吊高度不小于3 m，同時可進行前后及左右移動行走；C狀態(見圖4)起吊重量不小于1.8 t，最大提升高度不小于3 m (物體最高點)，此時兩側配備拉牽引繩，以防止傾翻。

圖4 組合龍門吊組成示意圖(C狀態)

3 龍門吊的仿真驗算

利用Workbench軟件對單個龍門吊進行受力分析，以保證產品的可靠性。在A、B狀態下的最大載荷是6 t的高頻箱體和中塊天線，C狀態下的最大載荷是1 t的天線邊塊。根據以上數據，考慮到組合龍門吊的受力是均勻對稱的，所以只需要分析單個龍門吊的受力狀況。分析過程如圖5～圖9所示，得出的結論最好是整個單個龍門吊的系統可以承受3種狀態下的載荷。

圖5 網格劃分

圖6 A、B兩種狀態下吊裝的受力情況應力分析

圖7 A、B兩種狀態下吊裝的受力情況應變分析

圖8 C狀態下吊裝的受力情況應力分析

圖9 C狀態下吊裝的受力情況應變分析

4 龍門吊的驗證實施過程

為檢驗龍門吊的各項工作性能和技術參數，在使用前對制作完成的龍門吊進行了拼裝驗證和試運行。試運行的標準按照《起重機試驗規范和程序》(GB 5905—86)[3]執行，靜載試驗的試驗載荷取起升機構上載荷的1.25 倍，動載試驗的試驗載荷取起升機構上載荷的1.1倍。起升機構上的載荷包括有效載荷、吊鉤組及索具的重量。制作完成的龍門吊如圖 10所示。

圖10 制作完成的龍門吊

5 結束語

該龍門吊于2011年投入使用，完成了某雷達天線陣面的吊裝和拼裝，具有結構簡單，安裝和移動方便，可操作性強等經濟適用價值。其應用對于因場地限制，大型現代化吊裝設備不能使用的大型地面雷達的架設具有一定的借鑒意義。

[1] 羅曉斌.一種仿龍門吊安裝支架的設計[J]. 有色冶金設計與研究, 2012(10): 37-39.

[2] 石偉生. 自行式龍門吊的工地制造與拼裝[J]. 公路與汽運, 2004(6):91-93.

[3] 中國起重運輸機械設計研究院. GB 5905—1986 起重機試驗規范和程序[S]. 北京：中國標準出版社，1986.

吳 旻(1985-)，女，工程師,主要從事雷達結構總體設計工作。

Design and Implementation of Combined Large Load Multi-functional Gantry Crane

WU Min，LI Yang

(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039,China)

This paper describes the structure design, virtual assembly, validation and implementation of the combined large load multi-functional gantry crane used by a radar when the modern lifting machinery can not be used for site limitation. The gantry crane lifting load is large. It has several lifting modes, simple structure and is easy to assemble and disassemble. It has solved the problems of lifting and assembly of large radar antenna array in special conditions. It can be used as a reference for lifting under similar circumstances.

large load; gantry crane; three-dimensional design; virtual assembly

2013-02-25

TH213.5

A

1008-5300(2013)04-0043-03