大型吊装工程龙门架应用实例

伴随着企业发展，生产设备更新换代及大修越加频繁，对于起重吊装设备金属结构的承载能力提出了更高的要求。龙门架作为一种垂直运输的起重设备，以地面卷扬机为动力，采用钢丝绳提升方式使重物升降牵引运送，具有制造工艺简单、经济实用、载荷力大等特点。

本次吊装工程实例的吊装任务为重量达34 t炼胶机台，质量重、体积大、吊装高度超高都是吊装的难点。加之炼胶车间工作现场环境比较复杂，作业面积狭小，吊装工作非常困难。根据设备现场布置特点，吊装利用龙门架钢结构框架，采用工字钢滚道与滑轮组配合法，使用5 t卷扬机和50 t滑轮组作为主吊机械，2台10 t手拉葫芦作为牵引机械，将设备通过龙门架进行吊装。

通过本次龙门架的应用实例，具体阐述龙门架设计制造、安装拆卸、使用事项，为提高设备起重吊装效率提供较好的参考。

1 龙门架的设计及制造

1.1 龙门架结构设计说明

在龙门架结构设计的整个过程中都应该被强调的是力学关系，它在结构选型与布置阶段尤其重要。在整个吊装过程中，对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。

在设计该龙门架结构及选用型材规格前，根据施

工现场及吊装重物质量的不同情况，当设计承受动力荷载的结构时，选用的钢材级别为最常用的Q235-B。本次龙门架作为四条立杆的材料为Φ219×10钢管，横杆采用Φ159×8钢管，斜撑采用Φ108×6钢管。两条分力横梁采用32#工字钢，主吊横梁采用40#工字钢。整体采用方形框式结构，通过拆卸某一条横杆，设备便能从开口进入，并从中部空位升降，与电梯升降原理相似。如图1所示。

图1 龙门架结构示意图

1.2 龙门架主吊横梁强度校核计算

1.2.1 理论公式计算

已知：采用40#工字梁，跨度为4.2 m，中心点受力约34 t（352.8 kN），由于载荷作用，在中部造成的弯矩最大，其中部的弯矩为：

工字梁在中部的最大应力为：σ=M/W，查表得到截面模量系数W=1190 cm3，则σ=131 MPa＜设计值σ=205 MPa。

经仿真受力校核，工字梁最小安全系数为K=1.32＞1，因此采用40#工字梁能满足吊装载荷要求。

1.2.2 有限元仿真计算：

如图2所示主吊横梁的有限元分析可知，采用40c工字梁，跨度为4.2 m，中心点受力约34 t（352.8 kN），经受力校核，工字梁最小安全系数为1.32＞1。因此采用40#工字梁能满足吊装载荷要求。

图2 主吊横梁有限元分析图

1.3 龙门架制造工艺要求

1.3.1 下料切割工艺要求

按照施工工艺要求，采用砂轮切割机或氧乙炔切割成型，气割对接焊缝处的坡口。在气割成型的连接12 mm钢板画上钢板压圆的中线及直缝对接的装配依线，均打上洋冲眼，铲除割渣及毛刺，打磨周边坡口面至光洁后，进入下道工序。

1.3.2 拼接预焊工艺要求

根据加工图纸尺寸，将钢管与钢板放置在组对工装上，调整对接位置的错边误差，应控制在2 mm左右，将组对完成经检验符合要求的管体实施定位焊。

1.3.3 钢管焊接工艺要求

按要求施焊前焊条经过烘焙，设计无规定时，焊接Q235钢时宜选用E43系列碳钢结构焊条；要求等速焊接，保证焊缝厚度、宽度均匀一致。整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊工自检（包括外观及焊缝尺寸等）确无问题后，并经外观检查符合工艺要求。

1.3.4 除锈上漆工艺要求

对焊接组装完的龙门架部件进行表面除锈清理，刷防锈油漆，并在钢管上打上钢印标记，方便后续整体装配对接。

2 龙门架吊装使用方法

2.1 龙门架的安装与拆卸

（1）地基要求：龙门架安装混凝土基础必须经夯实，承载力应不小于80 kPa ；基础表面应平整，水平度偏差不大于10 mm 。

（2）现场清理：清理好龙门架基础及其周围现场，以便配合龙门架安装作业。 做好安装现场安全防护区的防护工作，禁止非作业人员停留和通行，准备好足够的夜间作业照明设备。

（3）龙门架拼接：龙门架各零部件采用M14×60螺栓连接，各连接点必须张紧固定。图3所示为部件连接示意图。

（4）龙门架分前后两部分安装，先对前端四根立柱将横杆、斜杆安装到位，再上下两部分同时立起来安装。前端安装好以后，再安装后端的两根立柱。

（5）安装龙门架横杆、斜杆，需采用升降平台，葫芦拉起横杆安装。龙门架三楼工字梁采用40#工字钢，焊接需筋板加固。

（6）安装验收要求(见表1所示）。

图3 部件连接示意图

表1 龙门架安装验收要求

2.2 大型设备吊装实例应用

本次吊装采用炼胶机台中重量达34 t的密炼机为实例，进行一个具体应用的案例介绍。

（1）试吊验证

将放置在一楼的废旧设备（原重量36 t的减速箱）装到预制好的托排上。采用滚筒的方式，利用叉车将减速箱拖到龙门架内。根据减速箱吊耳分布，捆绑牢固减速箱。采用50 t滑轮组，5 t卷扬机配合，将主机吊起离地100 mm，试吊时间为30 min，并检查龙门架各连接点的受力情况和滑轮组钢丝绳排布是否均匀。试吊完成后，将减速箱移走。

（2）机台移位

在平台上铺上200 mm×200 mm×2000 mm枕木20条，枕木上方铺上14 mm钢板，钢板上方放上Φ89×10钢管滚筒。在主机四个角采用千斤顶将其顶起，在设备两端安装5 t手拉葫芦，将其拉到滚筒平台上。在5 t葫芦牵引下，移到距离龙门架1 m位置。

（3）机台吊装

2个20 t手拉葫芦起吊主机，5 t手拉葫芦牵引，50 t滑轮组慢慢将主机移到龙门架中心。在滑轮组承受主机所有重量后，向下吊至地面脱排，做好安全围闭。口哨指令：一短准备，二短起吊，三短下降，一长停止。摇旗指令：绿旗启动，红旗停止。图4所示为机台吊装示意。

图4 机台吊装示意图

3 龙门架吊装安全使用注意事项

（1）搭制龙门架的员工必须经过培训，经考试合格后持证上岗，严禁无证人员上岗操作。操作人员必须按要求正确佩戴安全帽、安全带，穿防滑胶底鞋。

（2）龙门架首层周围做封闭处理，螺栓、绳卡、钢丝绳压板及其他螺栓，必须紧固可靠。对安装底盘的砼基础面及地脚螺栓，进行技术检查及校正。

（3）明确指挥、统一号令、严禁多余指挥，在吊装过程中卷扬机操作员除对“停机”信号不管是任何人所发出都得接受外，其他任何信号都只能听从统一指挥，不得接受他人的指挥信号。

（4）吊装过程中，要经常检查龙门架的是否有异常现象，如存在问题应立即停止使用，及时进行修理，确保正常后方可继续使用。

（5）吊装作业的指挥者要有丰富的指挥经验，指挥手势或信号要准确清楚，所处位置能使各个起重点都能看得清楚，指挥要举旗吹哨。

4 结束语

本文通过公司大型炼胶设备采用龙门架吊装实例，阐述了龙门架在设计制造、安装拆卸、吊装步骤、安全注意事项的应用，具有鲜明的实用性和参考价值，为提高设备起重吊装效率提供较好的参考。