桥吊上部结构抬高技术研究

摘 要：集装箱在船舶上的堆放高度日益增加，早期使用的大量旧桥吊在高度上已经不能适应新形势的要求。倘若重新购置新的桥吊，势必会大大增加成本，同时也造成旧桥吊的浪费。在这种情况下，需要有一项新的技术能够实现现有桥吊的整体抬高，从而适应新的发展需要，本文的技术方案很好地填补了该领域的空白。

关键词：桥吊 液压控制系统挑梁

该实用新型技术方案直接应用于将重大装备（码头用桥吊，1800t以上）整体抬升加高（最大可到7.5米以上）领域。

该技术参考了桥吊上横梁及以上部分链爬提升的原理，桥吊链爬提升技术主要是针对桥吊在海运途中过桥而设计的，目的是通过将桥吊上部结构降下一定高度，使桥吊总高低于过桥通航高度。主要原理是将提升链板悬挂在桥吊4个立柱顶端的吊耳上，在上部结构的底部装有上、下顶升装置，并通过销轴与链板相连。上、下顶升装置以及装置中的千斤顶通过插销、顶升、拔销等动作将上部结构沿链板降下。该技术适用于提升上横梁及以上部分。

图1 桥吊链爬提升

技术经过改进及创新后，使之能应用于另一个全新的领域－桥吊加高领域，可以将包括立柱在内的桥吊下横梁以上部分整体抬高，从立柱下对桥吊进行加高接长，详见图2。

图2 桥吊抬高整体布局

技术内容

此项新技术方案硬件主要由600t液压油缸（千斤顶）4个、多孔链板8条、插销16个、挑梁2个、抬高装置4个、提升支架4个、下横梁支座4个以及立柱牛腿4个等8大部分组成。它们之间的相互运动关系如下：

各大硬件相互布置关系见图3，提升支架是承受重压的主体，它的底端固定在下横梁支座上。抬高装置固定在提升支架上，其上端（活动端）通过链板与挑梁连接，带动链板移动。链板是整个提升中传递力的纽带，它穿过抬高装置，且每两条拉板组成一组，平行放置，它们的底部与挑梁销轴连接，插销在油缸控制下可以将链板与抬高装置相连接。挑梁处于提升架内部，其两端通过牛腿与桥吊的立柱联接好。

图3抬高各构件示意图

1、技术方案优点

原理清晰明了，具有很强的操作性；实用性强，可以运用到多种类似场合；提升高度可以随意改变，能适应各种需求；重复利用率高，对于不同的场合，只需通过少量的修改就能投入使用；

2、技术创新点

该技术原理来自于生活中的“吊桶打水”现象：打水时，绳子（如同我们这里的拉板）在两只手（相当于上、下插销装置、活动梁及提升架顶端部分）作用下将吊桶提升。我们只是将简单的原理辅以大胆的想象与尝试，设计出可以实现我们的方案。

做好提升过程的重点在于保持整体结构的稳定性以及调整好千斤顶的同步性。因此，我们在设计中尽量满足这两方面的要求。例如，在提升架结构设计时，为了使受力集中在架体中心处，在受压接触处设计变截面；为了增加4个提升架的整体稳定性，在架子之间增设联系结构；此外，为了便于安装、拆卸，还将联系结构连接端设计成销轴联接方式；将提升架通过下横梁支座卡固在桥吊底部大梁上，充分利用现有资源来减少设计高度，同时又对整体提升结构有一定抗扭转作用，达到很好的稳定性。

提升液压控制系统主要分为主、副液压动力站，提升主油缸，上、下插销油缸等部分组成，在该系统中由于采用了超高压元部件，增大了提升力，也使整个液压装置的体积大大缩小，从而有利于结构排布与运输；在提升初期，通过各提升主油缸的压力传感器检测出各支点的重量分布，然后进行重心调整，以确保提升过程的安全可靠，在运行过程中主液压油缸上的行程传感器检测四个点的主缸伸缩行程，控制器对各支点的行程进行比较，以上升（下降）滞后的支点行程作为基准，使其他三支点液压动力站内的电磁阀动作进行油路的控制，实现加减动作，从而控制各支点的高偏差，使其一直处于安全的规定行程内，同时以此控制各支点行程从而保证同步性。当提升主油缸伸出或者缩至链板各销孔口位置时，主油缸停止动作；插销油缸动作使上、下销轴插入或者拔出链板销孔，当插拔销状态限位接收到“全插”（或“全拔” ）信号后，插销（或拔销）动作完成，然后进行下一步的动作控制。

在提升过程中，由于挑梁变形使得桥吊（牛腿）有滑脱危险。我们在牛腿的下方增设抗剪块，可以有效防止滑脱。

计算及附图说明

在链板孔与销轴的相互作用时，通过有限元分析，销轴孔承压较大，我们对链板和销轴的材料有特定选择，以便满足应力要求；

图4 链板计算典型模型

其他构件经引入抬高作业外力（风力、顶升点高低差造成的偏移力）后，对结构的强度及稳定性进行验算，均能满足设计要求； 附图5，6为抬高装置及内部千斤顶实物。

图5 抬高装置

图6 抬高装置千斤顶

具体实施方式

从抬高各构件示意图（图3）可以知道，挑梁与桥吊的位移始终保持一致。抬高过程中的初始状态是，桥吊处于原始状态，4个千斤顶处于初始位置，4个抬高装置上支架处于最低位置，用8个下插销将8条链板与4组抬高装置上支架分别连接。抬高开始时，首先将8个上插销插入，使8条拉板与4个抬高装置上支架分别相连，然后拔出8个下插销，接着，4个千斤顶在控制驱动下同时往上顶升一个行程500mm,此时抬高装置上支架、链板 、挑梁、牛腿及桥吊一起上升500mm。一个行程结束后，将8个下插销插入，8个上插销拔出，千斤顶回到初始位置。这样，整个提升高度达到500mm，重复之前的工作可以提升至所需要高度，然后在桥吊支柱间隙中插入预先制做的加长立柱，并用法兰联接好。

结语

目前国内尚未有本技术的运用，国外抬高也只是针对小型桥吊（1000t以下），因此，可以说本项技术填补了国内外在抬高重型桥吊（2000t以上）领域的空白。

（作者单位：上海振华重工集团股份有限公司）