大载荷组合多功能龙门吊设计与实施

吴 旻，李 阳

(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)

大载荷组合多功能龙门吊设计与实施

吴 旻，李 阳

(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)

文中介绍了某型雷达在场地受限制无法使用现代化起重机械吊装的情况下,采用的简易大载荷组合多功能龙门吊的结构设计、虚拟装配、验证和实施。该龙门吊吊装载荷大且具有多种吊装模式，结构简单，易于拼装和拆卸，解决了在特定条件下进行大型雷达天线阵面吊装和拼装的难题，可供类似情况下的吊装工程借鉴。

大载荷；龙门吊；三维结构设计；虚拟装配

引 言

某型雷达产品天线阵面(含承载平台)的外形尺寸为6.5 m × 8.5 m × 7 m，最大分块重约5.5 t，吊装高度为3 m。因该雷达位于高山上，所有装备均需采用直升机分块运输，阵地空间狭小，无法使用大型起重设备，因此借鉴一些仿龙门吊的设计思路[1-2]，设计制作一个符合现场实际情况的可将承载平台和天线阵面平移、吊装到相应位置并配合完成拼装的大载荷组合多功能龙门吊就显得尤为重要。

1 组合龙门吊的总设计思路

因阵地和运输条件的限制，必须将雷达天线阵面分拆为天线阵面上块、中块和下块3部分(其中阵面中块是附带高频箱体的大载荷构件)，然后运到阵地进行拼装、恢复。拼装时先将中块与天线承载平台对接，再依次将上块和下块与中块连接起来。根据天线拼装的任务需求、阵地条件和运输条件，该组合龙门吊总的设计思路如下：

1)龙门吊应具有多种吊装形式，以满足天线拼装时不同状态下的吊装需求；

2)龙门吊应具有大载荷吊装能力，其最大起吊重量不低于6 t，吊装高度不小于3 m；

3)龙门吊应具有自由平移和锁定功能，以满足天线拼装时的位置调整需求；

4)龙门吊为分块运输、阵地拼装的组合式结构，应控制每个分块的体积和重量，以利于运输和在阵地的人力搬运和拼装。

2 龙门吊的设计方案

组合龙门吊由2个独立的龙门吊和连接杆以及手动葫芦等附件组成。通过连接杆将2个独立的龙门吊连接成组合龙门吊，共同吊起、移动和提升物体；每个龙门吊也可独立进行吊装，并可在龙门吊顶部横梁上安装吊装副杆，在副杆上进行吊装(需拉牵引绳，防止倾翻)；还可在龙门吊的脚部安装行走轮，一端为转向轮，一端为固定轮，用于转向和移动。

单个龙门吊也为可拆卸的结构，由底部三角支撑架(带行走轮)、上立杆(安装拉绳支耳，支耳孔满足5 t卸扣的要求)、横梁(安装5个葫芦安装支耳)、斜支撑、侧支撑架(带行走轮)、副吊杆等组成。在龙门吊横梁上可安装2个手拉葫芦(起吊载荷3 t，拉链长度4 m)，如图1所示。

图1 单个龙门吊组成示意图

在单个龙门吊横梁两端或中间分别安装手拉葫芦进行吊装时，最大起吊重量分别为4 t和3 t，其最大提升高度为3 m (物体最高点)，并可进行前后及左右移动。副吊杆安装在横梁上，吊杆的吊点伸出长度不小于1.8 m，在吊点处安装手拉葫芦，最大起吊重量不小于1 t，最大提升高度为3 000 mm(物体最高点)，此时配备拉牵引绳，以防止倾翻，如图2所示。

图2 单个龙门吊组成示意图(加副吊杆)

将2个龙门吊中间用连接杆相连后即可组成组合龙门吊，根据组合形式不同可分为A、B、C 3种状态。A状态连接杆采用上连接杆A、下连接杆A，两龙门吊间距为3.7 m；B状态连接杆采用上连接杆B、下连接杆B，两龙门吊间距为7.3 mm；C状态2个龙门吊侧向用副吊杆共同吊装。A、B状态(见图3)起吊重量不小于6 t(间距1.26 m)，起吊高度不小于3 m，同时可进行前后及左右移动行走；C状态(见图4)起吊重量不小于1.8 t，最大提升高度不小于3 m (物体最高点)，此时两侧配备拉牵引绳，以防止倾翻。

图4 组合龙门吊组成示意图(C状态)

3 龙门吊的仿真验算

利用Workbench软件对单个龙门吊进行受力分析，以保证产品的可靠性。在A、B状态下的最大载荷是6 t的高频箱体和中块天线，C状态下的最大载荷是1 t的天线边块。根据以上数据，考虑到组合龙门吊的受力是均匀对称的，所以只需要分析单个龙门吊的受力状况。分析过程如图5～图9所示，得出的结论最好是整个单个龙门吊的系统可以承受3种状态下的载荷。

图5 网格划分

图6 A、B两种状态下吊装的受力情况应力分析

图7 A、B两种状态下吊装的受力情况应变分析

图8 C状态下吊装的受力情况应力分析

图9 C状态下吊装的受力情况应变分析

4 龙门吊的验证实施过程

为检验龙门吊的各项工作性能和技术参数，在使用前对制作完成的龙门吊进行了拼装验证和试运行。试运行的标准按照《起重机试验规范和程序》(GB 5905—86)[3]执行，静载试验的试验载荷取起升机构上载荷的1.25 倍，动载试验的试验载荷取起升机构上载荷的1.1倍。起升机构上的载荷包括有效载荷、吊钩组及索具的重量。制作完成的龙门吊如图 10所示。

图10 制作完成的龙门吊

5 结束语

该龙门吊于2011年投入使用，完成了某雷达天线阵面的吊装和拼装，具有结构简单，安装和移动方便，可操作性强等经济适用价值。其应用对于因场地限制，大型现代化吊装设备不能使用的大型地面雷达的架设具有一定的借鉴意义。

[1] 罗晓斌.一种仿龙门吊安装支架的设计[J]. 有色冶金设计与研究, 2012(10): 37-39.

[2] 石伟生. 自行式龙门吊的工地制造与拼装[J]. 公路与汽运, 2004(6):91-93.

[3] 中国起重运输机械设计研究院. GB 5905—1986 起重机试验规范和程序[S]. 北京：中国标准出版社，1986.

吴 旻(1985-)，女，工程师,主要从事雷达结构总体设计工作。

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