一种可拼装的龙门吊的制作方法

本发明涉及高速公路施工领域，具体是一种可拼装的龙门吊运输施工。

背景技术：

龙门吊又称门式吊车，由于不依赖建筑物，被广泛应用在起吊施工场所。特别是对固定区的吊装运输和短距运输。具有节能环保，可靠性高的特点。目前使用的龙门吊均是现场由钢材拼接而成的，且不宜运输，存在一定的不方便性。

技术实现要素：

发明目的：

本发明所解决的技术问题是提供一种安装简单，便于运输且安全可靠的可拼装的龙门吊，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

为解决上述技术问题，本发明的技术方案见下。

一种可拼装的龙门吊，其特征在于：该龙门吊包括主梁段(1)、支腿段(2)、减震装置和智能监测系统；主梁段(1)为钢桁架结构，在主梁段两端底部设置有伸出部分；伸出部分连接在支腿段(2)上，减震装置设置在伸出部分与支腿段(2)之间。

每个主梁段由两个三角形桁架(3)和连接板(4)焊接而成；每个三角形桁架由三根工字钢和若干腹杆焊接而成；连接板采用工字钢组装而成，连接板顶部与两个三角形桁架(3)焊接，连接板底部是两个伸出部分，伸出部分包括与连接板(4)垂直的销接接柱(5)和设置在销接接柱(5)底端的减震装置的连接盘(6)。

连接盘(6)的底部设置为销接接头(7)，销接接头(7)为柱筒结构，在销接接头(7)的侧壁上设置有多组销孔，每组销孔为沿着销接接头(7)的轴向方向自上而下设置的多个销孔(8)，每组销孔的中心处在同一竖直线上。

多组销孔沿销接接头(7)的侧壁周向设置，相邻两组销孔之间夹角为120度。(也就是说，每组销孔的孔与孔之间连线形成一条竖直线，该竖直线与销接接头(7)的轴线连接形成连接面，相邻的两个连接面之间的夹角为120度)

支腿段(2)包括上插接段(9)和设置在上插接段(9)下部的下支撑段(10)，上插接段(9)与下支撑段(10)之间设置有用于承托减震装置承托盘(11)，在上插接段(9)上设置有与销接接头(7)上的销孔(8)对应的副销孔(8-1)，上插接段(9)为使用时能够插进销接接头(7)内的结构，大概上插接段(9)插入销接接头(7)内时，销孔(8)与副销孔(8-1)一一对应，在销孔(8)与副销孔(8-1)内插入直槽弹性圆柱销实现连接。

连接盘(6)与承托盘(11)之间设置有弹簧(13)作为减震装置。

支腿段(2)之间设置有剪刀撑(14)；支腿段与地面采用三点支撑；支腿段(2)两侧采用钢缆绳(12)形成斜拉加固结构，钢缆绳(12)一端锚固在锚锭上，另一端锚固在龙门吊连接板的拉环上；钢缆绳与地面夹角为45度。采用这种支撑可以起到防风的作用。

主梁段(1)上设置有天车(15)，天车(15)配置智能监测系统。智能监测系统由安装在销接接头位置的监测销接接头位置应变变化无线传感器(16)、安装在主梁段中间位置监测主梁段应变变化的无线传感器(17)和控制室的控制系统组成；安装在销接接头位置的无线传感器(16)和安装在主梁段中间位置的无线传感器(17)连接至控制室的控制系统，其作用是监测销接位置和主梁中间位置的应变变化。如达到一个危险值，系统会给小车下达减速或停止的指令，对龙门吊起到保护作用，减少事故的发生。上述的监测应变变化的无线传感器为现有传感器，直接买就可以了。这里不再赘述。

安装在主梁段中间位置的无线传感器(17)通过临时夹紧装置固定，临时夹紧装置包括顶板(18)、旋转外壳(19)、升降夹紧装置和立杠(20)，顶板(18)为圆盘底座，旋转外壳(19)为圆筒状结构，旋转外壳(19)的顶端活动连接顶板(18)且旋转外壳(19)能够相对于顶板(18)自转，(即旋转外壳(19)旋转而顶板(18)不转)顶板(18)的底部设置有下小上大的圆台(21)，圆台(21)的中心设置有伸缩孔(22)，伸缩杆(23)的上端伸进伸缩孔(22)内且伸缩杆(23)能相对于伸缩孔(22)轴向的伸缩运动，伸缩杆(23)的下端设置有横向连杆(24)，横向连杆(24)与伸缩杆(23)垂直；

横向连杆(24)的两端各设置一个活动夹板(25)，活动夹板(25)通过转轴活动的设置在横向连杆(24)的两端形成杠杆结构，活动夹板(25)的上部分伸进旋转外壳(19)内且接触圆台(21)的侧壁底部，活动夹板(25)的下部分伸出旋转外壳(19)的底部出口；

旋转外壳(19)的底部出口内沿四周设置有环形卡环(26)，环形卡环(26)上设置有两个豁口(27)，两个豁口(27)相对于环(26)的圆心对称设置；活动夹板(25)的外侧壁自上而下设置多个用于卡固的凸起(28)，设置多个是为了满足不同的夹紧位置，可以根据需要选择不同的凸起进行卡固可以使其使用范围更宽；凸起(28)为只能从豁口(27)处穿过的结构；使用时，使得凸起(28)对准豁口(27)，然后将传感器夹于两个活动夹板(25)之间，然后扶住活动夹板(25)向上推动，使得凸起(28)穿过豁口(27)后进入卡环(26)内，与此同时，活动夹板(25)的上端沿着圆台(21)外壁运动，使得活动夹板(25)的下端逐渐夹紧传感器，然后旋拧旋转外壳(19)，使得豁口(27)错开凸起(28)，使得卡环(26)的非豁口部分卡住凸起(28)防止活动夹板(25)的下移，进而实现夹紧；

顶板(18)的上端通过转轴活动的设置在横向升降杆(29)的一端，横向升降杆(29)的另一端套在立杠(20)上，横向升降杆(29)始终与立杠(20)保持垂直且横向升降杆(29)能沿着立杠(20)的轴向做上下的升降移动，横向升降杆(29)的另一端与立杠(20)的顶部之间设置有下压弹簧(30)，下压弹簧(30)始终保持将横向升降杆(29)向下压的力。使用时，立杠(20)先通过螺栓固定在指定位置，然后再安装传感器。

使用时，先将横向升降杆(29)向上抬，然后将顶板(18)向上翻转至顶板(18)与平面垂直的位置，然后就可以松开横向升降杆(29)使其自然下落，然后将传感器卡在两个活动夹板(25)之间，并向顶板(18)方向推动活动夹板(25)，使得活动夹板(25)夹住传感器，然后旋拧旋转外壳(19)，使得卡环(26)卡住凸起(28)，完成固定，然后再次向上抬起横向升降杆(29)，然后旋转顶板(18)，使得顶板(18)处在与平面平行的位置，即使得传感器向下，然后松开横向升降杆(29)，在下压弹簧(30)的作用下，横向升降杆(29)向下使得传感器压紧在被测物表面，完成固定。拆卸时，向上抬起横向升降杆(29)，翻转顶板(18)，旋拧旋转外壳(19)使得豁口(27)再次对准凸起(28)，然后抽出传感器即可。

优点效果：

本发明公开了一种可拼装的龙门吊，可拼装龙门吊主要有四个部分组成，包括主梁段，支腿段，减震装置和智能监测系统。可拼装龙门吊由主梁段和支腿段拼接而成，其中主梁段和支腿段采用直槽弹性圆柱销。减震装置安装在主梁段和支腿段的连接位置，智能监测系统分别安装在主梁段的中间位置和主梁与支腿段的连接位置。装配式龙门吊方便运输，可以在现场直接拼接而成，智能监测系统可以实时监测龙门吊的工作状态，并及时调整龙门吊的运梁速度，使龙门吊更加安全工作。

附图说明

图1主梁段正面图；

图2主梁段断面图；

图3支腿段断面图；

图4为整体建模图；

图5为工况组合应力图；

图6为工况组合剪切应力图；

图7为工况组合最大反力图；

图8为工况屈曲稳定性分析图；

图9为临时夹紧装置示意图；

图10为图9中的旋转外壳的仰视示意图。

具体实施措施

下面结合图例和具体实施例对本发明做出进一步的详细的说明。

本发明包括主梁段，支腿段以及智能监测系统。

主梁段包括钢桁架主梁部分，两个与支腿段连接的伸出部分。主梁部分是两个三角形钢桁架。每个伸出部分的端头是一个直径稍大于支腿直径的圆盘，圆盘连接着直槽弹性圆柱销和减震装置。

支腿段包括左支腿段和右支腿段，左右支腿段构造相同。支腿段上端是直槽弹性圆柱销和减震弹簧的连接装置，支腿段中段是剪刀撑构件。

具体的说，一种可拼装的龙门吊，该龙门吊包括主梁段(1)、支腿段(2)、减震装置和智能监测系统；主梁段(1)为钢桁架结构，在主梁段两端底部设置有伸出部分；伸出部分连接在支腿段(2)上，减震装置设置在伸出部分与支腿段(2)之间。

每个主梁段由两个三角形桁架(3)和连接板(4)焊接而成；每个三角形桁架由三根工字钢和若干腹杆焊接而成；连接板采用工字钢组装而成，连接板顶部与两个三角形桁架(3)焊接，连接板底部是两个伸出部分，伸出部分包括与连接板(4)垂直的销接接柱(5)和设置在销接接柱(5)底端的减震装置的连接盘(6)。

连接盘(6)的底部设置为销接接头(7)，销接接头(7)为柱筒结构，在销接接头(7)的侧壁上设置有多组销孔，每组销孔为沿着销接接头(7)的轴向方向自上而下设置的多个销孔(8)，每组销孔的中心处在同一竖直线上。

多组销孔沿销接接头(7)的侧壁周向设置，相邻两组销孔之间夹角为120度。(也就是说，每组销孔的孔与孔之间连线形成一条竖直线，该竖直线与销接接头(7)的轴线连接形成连接面，相邻的两个连接面之间的夹角为120度)

支腿段(2)包括上插接段(9)和设置在上插接段(9)下部的下支撑段(10)，上插接段(9)与下支撑段(10)之间设置有用于承托减震装置承托盘(11)，在上插接段(9)上设置有与销接接头(7)上的销孔(8)对应的副销孔(8-1)，上插接段(9)为使用时能够插进销接接头(7)内的结构，大概上插接段(9)插入销接接头(7)内时，销孔(8)与副销孔(8-1)一一对应，在销孔(8)与副销孔(8-1)内插入直槽弹性圆柱销实现连接。

连接盘(6)与承托盘(11)之间设置有弹簧(13)作为减震装置。

支腿段(2)之间设置有剪刀撑(14)；支腿段与地面采用三点支撑；支腿段(2)两侧采用钢缆绳(12)形成斜拉加固结构，钢缆绳(12)一端锚固在锚锭上，另一端锚固在龙门吊连接板的拉环上；钢缆绳与地面夹角为45度。采用这种支撑可以起到防风的作用。

主梁段(1)上设置有天车(15)，天车(15)配置智能监测系统。智能监测系统由安装在销接接头位置的监测销接接头位置应变变化无线传感器(16)、安装在主梁段中间位置监测主梁段应变变化的无线传感器(17)和控制室的控制系统组成；安装在销接接头位置的无线传感器(16)和安装在主梁段中间位置的无线传感器(17)连接至控制室的控制系统，其作用是监测销接位置和主梁中间位置的应变变化。如达到一个危险值，系统会给小车下达减速或停止的指令，对龙门吊起到保护作用，减少事故的发生。上述的监测应变变化的无线传感器为现有传感器，直接买就可以了。这里不再赘述。

安装在主梁段中间位置的无线传感器(17)通过临时夹紧装置固定，临时夹紧装置包括顶板(18)、旋转外壳(19)、升降夹紧装置和立杠(20)，顶板(18)为圆盘底座，旋转外壳(19)为圆筒状结构，旋转外壳(19)的顶端活动连接顶板(18)且旋转外壳(19)能够相对于顶板(18)自转，(即旋转外壳(19)旋转而顶板(18)不转)顶板(18)的底部设置有下小上大的圆台(21)，圆台(21)的中心设置有伸缩孔(22)，伸缩杆(23)的上端伸进伸缩孔(22)内且伸缩杆(23)能相对于伸缩孔(22)轴向的伸缩运动，伸缩杆(23)的下端设置有横向连杆(24)，横向连杆(24)与伸缩杆(23)垂直；

横向连杆(24)的两端各设置一个活动夹板(25)，活动夹板(25)通过转轴活动的设置在横向连杆(24)的两端形成杠杆结构，活动夹板(25)的上部分伸进旋转外壳(19)内且接触圆台(21)的侧壁底部，活动夹板(25)的下部分伸出旋转外壳(19)的底部出口；

旋转外壳(19)的底部出口内沿四周设置有环形卡环(26)，环形卡环(26)上设置有两个豁口(27)，两个豁口(27)相对于环(26)的圆心对称设置；活动夹板(25)的外侧壁自上而下设置多个用于卡固的凸起(28)，凸起(28)为只能从豁口(27)处穿过的结构；使用时，使得凸起(28)对准豁口(27)，然后将传感器夹于两个活动夹板(25)之间，然后扶住活动夹板(25)向上推动，使得凸起(28)穿过豁口(27)后进入卡环(26)内，与此同时，活动夹板(25)的上端沿着圆台(21)外壁运动，使得活动夹板(25)的下端逐渐夹紧传感器，然后旋拧旋转外壳(19)，使得豁口(27)错开凸起(28)，使得卡环(26)的非豁口部分卡住凸起(28)防止活动夹板(25)的下移，进而实现夹紧；

顶板(18)的上端通过转轴活动的设置在横向升降杆(29)的一端，横向升降杆(29)的另一端套在立杠(20)上，横向升降杆(29)始终与立杠(20)保持垂直且横向升降杆(29)能沿着立杠(20)的轴向做上下的升降移动，横向升降杆(29)的另一端与立杠(20)的顶部之间设置有下压弹簧(30)，下压弹簧(30)始终保持将横向升降杆(29)向下压的力。使用时，立杠(20)先通过螺栓固定在指定位置，然后再安装传感器。

使用时，先将横向升降杆(29)向上抬，然后将顶板(18)向上翻转至顶板(18)与平面垂直的位置，然后就可以松开横向升降杆(29)使其自然下落，然后将传感器卡在两个活动夹板(25)之间，并向顶板(18)方向推动活动夹板(25)，使得活动夹板(25)夹住传感器，然后旋拧旋转外壳(19)，使得卡环(26)卡住凸起(28)，完成固定，然后再次向上抬起横向升降杆(29)，然后旋转顶板(18)，使得顶板(18)处在与平面平行的位置，即使得传感器向下，然后松开横向升降杆(29)，在下压弹簧(30)的作用下，横向升降杆(29)向下使得传感器压紧在被测物表面，完成固定。拆卸时，向上抬起横向升降杆(29)，翻转顶板(18)，旋拧旋转外壳(19)使得豁口(27)再次对准凸起(28)，然后抽出传感器即可。

另外，所述龙门吊采用装配，主梁段与支腿段采用销接的方式拼接而成。主梁段采用工字钢作为龙门吊的主梁结构，采用方钢管作为腹杆结构。

所述龙门吊主梁段与支腿段之间连接采用销接方式，主梁段的伸出部分与支腿段的连接位置使用直槽弹性圆柱销。直槽弹性圆柱销沿销体母线碾压或模锻三条(相隔120°)槽，打入销孔并与孔壁压紧，不易松脱，能承受振动和循环载荷。全长具有平行槽，端部有导杆和倒角两种，销与孔壁间压力分布较均匀，用于有严重振动和冲击载荷的场合。

所述龙门吊各分段之间的销接接头周围存在减震装置。减震装置总成减震器、下弹簧垫、弹簧、减震垫、上弹簧垫、弹簧座、轴承、顶胶、螺母组成。减震装置可以利用弹簧的收缩来吸收龙门吊震荡所产生的能量，削减龙门吊工作时产生的震荡现象，震荡结束后，弹簧恢复原状。这可以对龙门吊起到保护的作用。

(1)在图1和图2中，主梁段由两个三角形桁架焊接而成，每个三角形桁架由若干方钢管腹杆和工字钢主梁焊接。将两个三角形桁架并排放置，并和工字钢连接板的一侧平面进行焊接。连接板的另一侧平面是主梁段的伸出部分。主梁段的伸出部分是与支腿段相同直径的四根钢管，钢管端是直径稍大于钢管直径的的圆盘，以便安装销接接头部分。圆盘与直槽弹性圆柱销之间采用焊接，直槽弹性圆柱销每隔90度打造出一排沿钢管方向的销孔，每排4个销孔。另外，在圆盘与圆柱销插头之间的剩余空间安装减震装置。减震装置和圆盘通过螺栓连接。每条支腿配置四个减震装置。每个减震装置间隔90度。

(2)在图3和图4中，支腿段包括四根钢管与剪刀撑部分。剪刀撑与钢管之间预先焊接，成为一个整体。支腿段与主梁段的连接部分同样4排销孔，每排4个，布置方式和孔径大小与主梁段相同。销孔下方是下圆盘，减震装置的另一端应与下圆盘固定。

(3)支腿段与主梁段进行拼接时，销孔应一致对齐，用锤子将直槽弹性圆柱销轻轻敲入销孔中，确定稳固后进行下一步拼装。

(4)减震装置总成减震器、下弹簧垫、弹簧、减震垫、上弹簧垫、弹簧座、轴承、顶胶、螺母组成。减震装置可以利用弹簧的吸震作用。当龙门吊收到冲击时，减震装置中的弹簧可以收缩来吸收震荡产生的能量，来减小龙门吊起吊货物时的冲击作用对销接部位的影响。当龙门吊稳定后，弹簧即可恢复原状，龙门吊仍可以继续工作。在销接和弹簧外部可安装夹具，对销接部位和弹簧起到一定的保护作用。

(5)将钢缆绳的一端与连接板上连接口进行连接，另一端与埋在地面里的锚固点进行连接。每条支腿应配置一条钢缆绳，钢缆绳使用6×6×19。钢缆绳与地面的夹角为45度。另外，要保证钢缆绳处于相对紧绷的工作状态，以起到稳固龙门吊和防风的作用。

(6)装配式龙门吊拼接无误后，可采取和普通龙门吊相同的架设方式，架设完毕后，钢缆绳和支腿起到三点支撑的作用，更好的稳固龙门吊。

(7)在主梁段中间位置和主梁段与支腿段连接位置安装无线传感器。在支腿段和主梁段的下弦杆的中间位置焊接出小卡槽，同样在无线传感器的周围安装和上述小卡槽大小对应的外壳，将外壳套装在卡槽内，外壳大小应和传感器大小相近。无线传感器可以将主梁段和支腿段的实时应变值传输给智能监测系统。是与一种带有无线监测控制系统的运梁车专利中相似的一个系统。当装配式龙门吊进行运梁时，智能监测系统时刻监督监测位置处的应变值，当应变值超过某一定值时，监测系统可以下达降速的指令，实现降低运梁速度，使龙门吊时刻处于一个安全的工作环境。

在这里进行举例说明，并对装配式高低腿龙门吊的可行性进行验证。

50t龙门吊采用两端固定支座，两端固定支座间距21m，净高约4-11m。门吊主梁采用二组三角桁架组拼，三脚架高2.4m，每个主梁采用2排三角架。

三角架主桁采用2工25a双拼工字钢,间距2000cm。

门吊支腿采用钢管结构，低支腿均采用2φ630×10钢管、高支腿均采用4φ630×10钢管。

支腿设置四道平联连杆。

计算荷载包括自重荷载、起升荷载、起升质量横向移动惯性力。

自重荷载主要包括的结构、机械设备、电气设备以及附设在起重机上的存仓等的重力，在这里主要是指拼装龙门吊的杆件、节点板、螺栓、天顶起吊系统以及行走系统等重量。根据龙门吊的构造，计算时由midas自行计入。起升质量由龙门吊的纵向运动产生的水平力按照与起重机刚性连接作用在起重机横梁上，作用点为小车轮子上，作用方向与加速度方向相反。该荷载方向为纵向。

ph2＝1.5ma＝1.5×(3000+60000)×0.16＝15120kg·m/s²＝1.51t

起升荷载横向惯性力主要是在天顶平车突然启动或制动时发生，作用点为天车钢轮与轨道接触点处，天车运行速度暂时取v＝0.25m/s，加(减)速时间t＝3.2s，加(减)速度a＝0.078m/s²，则起升质量荷载的横向惯性力为。

ph3＝1.5ma＝1.5×(8000+3000+60000)×0.078＝8307kg·m/s²＝0.8t

需要考虑的运动系数为起升冲击系数φ1，起升荷载动载系数φ2，运动冲击荷载φ3。

起升冲击系数为起升质量突然离地起升或者下降制动时，自重荷载将产生延其加速度相反的方向的冲击作用。在考虑这种工作情况下的荷载组合时，应将自重荷载pg乘以起重冲击系数，此处φ1＝1.1。

起升荷载动载系数为考虑到起升质量突然离地起升或者下降制动时结构物将产生一定的震动，震动引起动载效应，因此须对起升荷载给予动载增大系数φ2，其值得大小与起升速度，系统刚度及操作情况有关，φ2按下式计算：

式中：

v——额定起升速度，m/s；起升速度与卷扬机卷筒线速度和动滑轮轮数有关系，这里暂定v＝0.05m/s的起升速度计算。

c——操作系数，对于一般吊钩式采用规范推荐值中的c＝0.5；

g——重力加速度，g＝9.81m/s²；

λ0——在额定起升荷载作用下滑轮组对上滑轮组的位移量，对于各类起重机可7

近似取λ0＝0.0029h，h为实际起升高度，这里偏安全取h＝10m，实际起升高度出现此情况的较少。

y0——在额定起升荷载作用下物品悬挂处的结构静变位值，对于桥式起重机(包含龙门起重机)可取：y0＝(1/700)l，l＝21m:

则y0＝(1/700)ll＝21m＝0.033m

δ——结构质量影响系数，其值按照下式计算：

m1—结构在物品悬挂处的折算质量，kg；对于桥式起重机，取小车质量与桥架质量的一半。

m2——起升额定质量。

经过计算分析，φ2≈1

运动冲击系数为本系数主要考虑到龙门吊在行走过程中，由轨道不平而使运动的质量产生铅垂方向的冲击作用，在计算龙门吊起吊重物行走的工况时，对于结构自重荷载和起升荷载均需要乘以该冲击荷载系数φ3：

其中：v为运行速度，这里暂定取v＝0.5m/s。

h——轨道接缝处两轨道面对高差，取h＝5mm。

组合系数φ＝φ1×φ2×φ3＝1.1×1×1.165＝1.28。

工况为龙门吊在行走，天车在主梁跨中突然提起吊物，并且快速横向移动，此时主梁将产生最大的弯矩应力和变形，同时验算此工况下的整体屈曲稳定性。根据荷载组合情况，采用midascivil2010整体建模如图4：

工况组合应力图见图5。

工况组合剪切应力图见图6。

工况组合最大反力图见图7。

工况屈曲稳定性分析见图8。

龙门吊机构件在工况组合下最大组合应力125mpa＜[σ]＝140mpa，发生在主梁上弦杆跨中处，可以考虑局部的加强措施；最大剪切应力29.2mpa＜[τ]＝85mpa，安全储备高；最大位移变形[f]＝21000/400＝52.5mm最大挠度位置发生在横梁跨中位置，主要由起升荷载引起；最大支撑反力501kn；整体屈曲稳定性系数10.2＞4，结构有足够的稳定性。

结构的强度、刚度及稳定性均满足要求。