轧机机架吊装工艺方案

分类：工业设计论文发表 时间：2012-01-04 16:13 关注：(1)

吴义权 张锦元 孙鹏

摘要：本文工业设计论文以一实例阐述了如何利用现场实际工况吊装大型、多台设备的工艺流程和方案的设计、实施技术，对关键工序参数进行了理论核算和过程描述。
关键词：机架 吊装 核算

一． 论文概况：
1.1设备状况：某轧钢厂轧钢设备共有粗轧机2台，精轧机7台，共有机架18片，最重F0精轧机机架，重量153t，其外形尺寸：9250*4700*2100mm，地上5650mm，地下3600mm。最高机架是V2粗轧机架，重量155t，其外形尺寸：10060*4340*1450mm，地下4020mm，地面上6040mm。见下表

1.2．车间结构和地面基础状况：
屋架下弦标高20m。屋顶标高24.6m，机架运输只能从操作侧进入车间，操作侧轧机之间有地下室和地下坑道。
1.3车间现有起重机具状况：90t和100t行车各一台。行车轨道标高12m行车大梁下沿标高90t：11.5m，100t：11.24m；
二． 吊装方法分析选择：
根据行车和设备状况，V1和F1~F6共14片机架在100t行车的起重量范围内，采用单台行车，制作专用吊具通过压下中心孔吊装；
V2,F0的机架超过单台行车的起重量，不论从运输卸车和吊装，考虑本项目的工期和效率，应采用起重机械吊装，国外拆卸时使用400t汽车吊吊装，而国内这样大吨位的吊车比较少，使用时间很难自行掌握，另外考虑车间地面的结构原因，铺垫量大，吊车站位对影响车间其他设备安装的正常安装，而使用两台行车采用双机抬吊法吊装，需要采取以下措施：改造或制作一个吊梁，对吊装高度进行核算并设法降低机架的立直高度，即可进行。
机架的吊装立直位置放在轧机基础坑内，这样从起重量和起吊高度基本可满足要求，充分利用了车间现有的起重机械，从成本和工期都比较有利。通过以上分析，对于起重重量大于100t的机架采用双机抬吊法，利用压下螺孔自制吊具吊装机架。
三． 吊装方案设计：
1.吊装步骤
1）将自制专用吊具进行全面检查（外形尺寸，焊缝及其他附件）；
2）机架按照顺序运输进场，在指定地点卸车，垫好；单台先进传动侧机架；
3）从压下螺孔安装吊具及其附件（见图1），机架螺孔与吊具间垫橡胶运输带保护，经检查后挂钩准备起吊；
4）起吊过程：在试吊完成后，随着提升吊钩和小车的移动，机架由抬头、斜置并逐渐扳起立直，机架完全吊起后，在确保机架铅垂状态下，将其落于轧机底座上，其精确尺寸可用千斤顶微调。

图1 用吊具吊装机架

图2 机架起吊过程
2．双机抬吊V2，F0轧机机架工艺
1）.抬吊梁选型设计：
行车尺寸：

2).吊梁选型计算：
吊梁由型钢，尺寸为12590mm*600mm*807mm;为改善吊梁受力状态，吊点偏向100t行车。
吊梁截面积：F=（BH-bh）=（0.6*0.8-0.47*0.73）=0.136m2
惯性矩： JX＝（BH3-bh3）/12=(0.6*0.83-0.47*0.733)/12=0.01m4
抗弯截面模数：WX＝（BH3-bh3）/6H=0.026m3
依据吊梁结构，选用集中静载荷简支梁力学模型（图2）进行强度校核。
 

图2 吊梁力学模型
剪切应力：τ=Q/F≤［τ］， ［τ］取100MPa
Q＝160*104=16*105N
τ= Q/F=16*105/0.136*106=11.7N/mm2＜100MPa
拉应力： σ＝M/W≤［σ］， ［σ］取155MPa
Mmax＝160*104*6000*3200/9200＝3.34*109N/mm2
σ＝3.34*109/0.026*109=128N/mm2＜155MPa
经核算，强度满足要求。
3).吊装高度校核：
图 3 吊装高度简图

以V2机架高度最高，各段尺寸、标高如上图3，机架底的标高是在抬吊梁顶部距行车吊梁保证200mm的安全距离的前提下，计算的结果，机架底座的标高是保证底座上部露出的连接螺栓（地脚螺栓）的顶标高，由上图结果得知：机架吊装至最高时，机架底部仍与机架底座最高点还有620mm的距离，吊装高度满足要求。
3.V2、F0 机架吊装前准备工作：
1.检查复核核两台行车的吊钩尺寸和标高，两台行车的吊钩中心间距，检查底座的最高点标高，两台行车的大、小车运行速度和吊钩的起升速度；检查工作最好在吊上吊梁的状态下，按照起吊过程由专业司机进行大小车行走、吊钩起升的过程模拟练习，达到熟练和配合默契。
2.按图纸吊梁进行改造和吊耳装配焊接，对吊梁和吊具进行焊缝、尺寸检查；
3.准备吊装过程中使用的各种保护材料，如橡胶运输带、管皮、枕木、钢板等。
4.V2、F0 机架吊装过程：
1）在准备工作完成后，安排机架进车间，先进传动侧机架，后进操作侧机架，机架目前均处于平卧状态。
2）使用抬吊法竖立机架：
在轧机底座上和换辊基础坑之间先横放一块200mm的钢坯，再用枕木垫高至连接螺栓顶部以上，然后根据机架放置位置进行铺垫钢坯枕木垛。F0机架放置在轧机的中心位置，V2机架放置位置要偏向出口方向，见图7，目的是将一个高－0.395的基础台放在机架中间，降低机架倾斜度，提高安全性。机架放置后的倾斜度在100～150之间。
用吊梁加捆绳的方式吊装机架平放于轧机的基础坑的枕木垛上，高度与利用的混凝土基础最高点基本一致，机架顶部朝向操作侧，机架顶部用钢丝绳和10t手拉葫芦制动，目的是防止撤调枕木时，防止机架下滑，用100t行车吊起机架底部，分几次把枕木抽掉至底座螺栓高度以上，V2约－1.4m，F0约－1.5m。
注意要与10t手拉葫芦配合进行，使机架呈倾销状态，以底座上枕木为支点扳起机架立直。
3）.在机架上部压下螺孔内用橡胶运输带和薄铁皮保护，安装吊具、吊梁，随着吊钩的起升和行车的移动，机架由抬头，扳起到直立在底座上部的垫木上。机架吊起后，利用移动式吊车将枕木或钢坯吊离底座，再把呈铅垂状态的机架吊运至安装位置上，落下就位。
四．安全措施
1.对所有参与起吊的人员进行方案技术交底，使所有人员明确操作要点。
2.所使用的各种起重机械要按照该机械的操作规程进行操作。各种器具必须在完好状态下使用。
3.设备的装卸、运输必须对场地、道路、设备重心、车辆承载能力等工况进行调查、核算。
4.施工准备工作完成后，组织人员对以下工作进行检查：施工机具、吊装场地、设备基础状况、人员配备，工作内容的熟悉程度等。
5.起吊前，进行人员分工，使操作人员明确岗位。行车工，起重工必须持证上岗。
6.在起吊前，必须明确起吊指挥者，明确指挥手势、哨音，行车操作者、起重操作者与指挥者必须明确整个起吊放倒操作要点。两台行车必须配合熟练。
7.捆绑的吊绳与轧机架的尖角处垫以管皮、护角、木板、小方木等保护吊绳。
8.正式吊装前必须进行试吊工序，试吊时间在10min左右，离地高度100mm以下，扳吊角度在5o～10o之间，试吊后对所有机具进行一次全面检查。如有异常情况，应采取措施解决，必要时在进行一次试吊。
9.吊装时，应动作平稳，多台机械动作要协同一致，避免工件的振动和摆动，就位后及时找正找平，工件固定前不能解开吊装索具。
10.吊装过程中因故暂停，必须及时采取安全措施，并加强现场警戒，尽快排除故障。
11.严禁在风力六级和六级以上进行吊装作业。
12.吊装作业区应设警戒线，并有明显标志，吊装工件时，严禁无关人员通过。
五．论文综述
此工业设计吊装技术充分利用现场实际吊装设备和现场实际工况条件，成功地完成了大型、多台设备的吊装就位工作，对关键工序进行了理论核算，此项技术安全、可靠，具有很好的解决效益。
参考文献
[1] 成大先 主编 机械设计手册（第五版）：化学工业出版社, : 2008年04月
[2] 申向东，王正中　主编 材料力学 中国农业出版社 2008年5月1日
[3] 中国工程建设标准化协会化工工程委员会 工程建设安装工程起重施工规范 HG20201-2000 化学工业出版社 (2004-03出版)