CWQ400型桅杆起重机-工程机械

朱东明
中铁九桥工程有限公司九江332004

摘要：CWQ400型桅杆起重机是目前国内最大吨位的可回转的桥梁安装用起重机，其特点是要在3片主桁上站位并在行走时通过钢梁上斜拉索的锚管，一次能架设2个节间。为满足钢梁对起重机质量的要求，大型结构件采用高强度钢材;为能适应3片桁钢梁安装，采用了三点支承技术。实际应用表明该起重机在质量优化、支承体系设计方面是成功可靠的，更能适合此类高速铁路钢梁的安装。

关键词：桅杆起重机;三点支承;吊具调平;结构

铜陵长江大桥是国家重点工程合福铁路控制性工程，主桥为90+240+630+240+90m的5跨连续钢桁梁斜拉桥，桥梁断面为3片主桁形成左右2幅，下桥面分别通行设计时速为300 km/h的合福线，上桥面为双向8车道的高速公路，如图1所示。

工地为加快拼装速度，结合国内的技术条件，采用2节间连成一体成30 m的节段，桥面板是30 m×15 m(长×宽)的大节段吊装，全桥共2台起重设备，左岸边跨钢梁采用浮式起重机安装，主跨内用桅杆起重机安装钢梁，右岸采用桅杆起重机安装后顶推施工，这样可以节约工期及设备的投入。

桅杆起重机的自重为640 t，额定起重量为400 t/50 t(12 000 t·m)，起升高度为90 m，起升速度为0～1.6 m/min，变幅范围为15～32 m;变幅速度为0～1 m/min，行走方式为液压步履式，行走速度为0～1 m/min，回转速度为0～0.2 r/min，回转角度为±90°。

如图2所示，CWQ400型桅杆起重机主要是用来完成铜陵长江大桥钢梁所有杆件的安装，利用行星减速器驱动柱销齿轮转盘进行回转±90°，双卷筒的2×250 kN卷扬机带动主钩滑轮组从水面取梁，然后变幅及回转实现钢梁的安装。与现有的起重机相比，桅杆起重机具有起重吨位更大、对位精度更高、货机质量比更小、更能适合3片桁结构的钢梁安装等优点。

3.1　液压调平吊具

吊具上设置有纵、横向调整装置，便于钢梁节段的拼装精确对位。液压缸推动C型框架可以纵向微调，使吊点与钢梁质心重合把钢梁调平。

桁片吊具调整液压缸的行程为1 000 mm，初始安装位置既桁片吊具的中心和C型框架的中心重合时，液压缸向前顶伸了250 mm。桥面板吊具调整液压缸的行程为1 500 mm，初始安装位置既桥面板吊具的中心和C型框架的中心重合时，液压缸向前顶伸了745 mm。

在吊装桁片时，不需要安装桥面板吊具，将桥面板吊具卸除，换上吊装桁片用的小分配梁。吊装边桁桁片时不需要调整质心，钢桁梁的质心刚好和吊具中心重合。在吊装铁路桥面板时，利用桁片吊具调整液压缸调整纵桥向的质心偏差，利用桥面板吊具调整液压缸调整横桥向的质心偏差。

图1　铜陵长江大桥布置及断面示意图

图2　CWQ400型桅杆吊机整体结构

1.液压调平吊具2.臂杆3.变幅机构4.斜撑5.立柱6.底部结构7.后锚8.司机室9.转盘10.行走系统11.副钩

3.2　回转系统

如图4所示，立柱上部设置有轴承，下部栓接在转盘上，转盘下部为球铰。通过立柱上部轴承和转盘下部球铰，保证立柱可沿立柱的轴线自转。

如图5所示，回转机构由回转底座、球铰支座、转盘、分配梁、回转驱动装置和回转反压装置等组成，通过变频电机驱动行星齿轮减速器带动小齿轮旋转，小齿轮又带动柱销齿圈旋转，旋转角度≤±90°，转盘回转带动立柱和臂杆一起回转。

3.3　底部结构

如图6所示，底部结构包含前横梁、后横梁、纵梁、底斜支等构件，前横梁支点采用3点支撑，前支点中桁设置一个支点，两边桁各设置一个支点，一条直线上有3点支撑的超静定结构，故通过在中桁设置恒力千斤顶使其转换成静定结构。中桁设置恒力千斤顶可保证起重机在工作状态下中桁恒定有5 000 kN的支反力，其余反力均匀分摊至两边桁，使3片桁受力基本均匀，保证钢梁杆件的受力符合要求。

图3　吊具示意图

1.桁片吊具2.纵移液压缸3.C型框架

图4　立柱上部轴承示意图

1.立柱2.空心轴3.调心轴承4.柱头

图5　回转机构示意图

1.行星减速器2.小齿轮3.转盘4.分配梁5.下球铰6.反压装置

图6　前横梁在3片桁上支撑示意图(www.xing528.com)

1.边桁支点2.前横梁3.中桁支点

桁片均衡传力机构原理:钢桁梁为3片桁结构，起重机在前横梁中桁处设有恒力千斤顶，在前横梁两边桁处采用可调节(螺杆调节)的刚性支撑座支撑。起重机分为行走和吊重两各工况。行走时，中桁恒力千斤顶顶升出全部行程，调定其压力为14.5 MPa，对应的液压缸顶推力为3 000 kN。此时钢桁梁承载起重机的自重荷载，前支点中桁分配300 t的压力，两边桁各分配1 400 kN的压力。吊重时，前横梁中部下挠，中桁恒力千斤顶的液压缸活塞杆被压回一段距离，而由于液控单向阀已将回油路锁定，所以液压缸腔中油液只能从溢流阀中溢流，此时无杆腔的油压被保持在29 MPa(设定溢流阀的溢流压力为29 MPa)，对应的液压缸推力为6 000 kN。此时钢桁梁中桁分配6 000 kN的压力，两边桁各分配6 000 kN的压力。

3.4　行走机构

采用液顶推的步履式行走原理，机架向前移动时，行走轨道相对固定，行走轨道向前移动时，机架相对固定，两者一动一静，交替向前滑移，实现起重机步履行走。

如图7所示，利用起重机的顶升系统的顶升液压缸将起重机整体顶起，使行走系统上的滑座与轨道梁脱离，起重机的载荷由前后顶升液压缸直接传递给钢梁。利用行走液压缸拖动行走轨道梁向前行走，直至行走轨道梁行走到预定位置。然后利用起重机的顶升系统的顶升液压缸将起重机整体落下，使行走系统上的滑座压在轨道梁上，起重机的载荷由行走轨道梁传递给钢梁。利用行走液压缸推动起重机向前行走，直至起重机行走到预定位置。

图7　行走系统示意图

3.5　液压系统

本机液压系统由中桁支撑液压系统、升降行走液压系统、回转机构液压系统和吊具微调液压系统等构成。

如图8所示，中桁支撑系统的执行元件为2个支撑液压缸，系统中蓄能器用于补偿泄漏保持恒压，使液压缸保持2 500 kN的恒定压力。当液压缸运动到终点后，液压泵向蓄能器供油，直到供油压力升高到压力继电器的调定值时，压力继电器发出信号让YA18得点，电磁先导溢流阀卸载，从而使液压缸通过蓄能器保压。当液压缸压力下降到规定值时，压力继电器动作使18YB断电，泵重新向系统供油。溢流阀用于保护蓄能器，液控单向阀用于锁紧液压缸防止其缩回，单向阀用于防止蓄能器中油液倒流。

图8　液压系统原理图

1.压力表2.蓄能器3.溢流阀4.传感器5、7.液压锁6、8.液压缸9.油箱10.过滤器11.减压阀12.压力表13.单向阀14控制阀15控制阀16.压力继电器

CWQ400型桅杆起重机已经成功应用于铜陵长江大桥，并顺利完成全桥的钢梁安装任务，吊机的前横梁及吊具系统应用了Q690D高强材料，使得吊机的自重与额定荷载之比为1.6(640/400= 1.6)，较其他桥梁上用的吊机要轻便很多(通常为2～3)，满足了桥梁设计院对吊机自重的要求，同时采用3点支撑系统，合理传递荷载到钢梁上，方便钢梁在安装时的对位。

参考文献

［1］张质文，虞和谦，王金诺，等.起重机设计手册［M］．北京:中国铁道出版社，1997．

［2］GB/T 3811—2008起重机设计规范［S］．

［3］GB 6067.1—2010起重机械安全规程第1部分总则［S］．

作者地址:江西省九江市滨江东路148号

邮编:332004

Abstract：CWQ400-type derrick crane is a revolving crane for bridge installation with the currently largest tonnage in China，which can stand on three main trusses and erect for two nodes during travel through anchor tubes of stay cable on steel beam.To reach the crane quality required by the steel beam，large-scale components shall be made of high-strength steel;for installation of 3-truss steel beam，3-point bearing technology is adopted.The actual application shows that the crane is reliable and reasonable in weight optimization and bearing system design，suitable for installation of steel beam in similar high-speed railways.

Keywords：derrick crane;three-point bearing;sling balancing;structure

中图分类号：TH213.2

文献标识码：A

文章编号：1001－0785(2014)11－0042－04

收稿日期：2014－06－13