洪楠 黄潇治 李伯明
浙江省送变电工程有限公司 浙江 杭州 310016
摘要：在带电检修中为尽可能减少停电范围，本文提出了一种带载自行式专用起重机，可实现快速拆卸及更换电气设备。对有关技术性能进行了稳定性分析，得到进一步提高该起重机稳定性的运行策略。
关键词：起重机；带载自行式；稳定性分析
1 引言
高电压的一次电气设备例如电压互感器、电流互感器、避雷器等设备体积较大，在带电检修时易发生触电事故，存在一定的吊装难度。针对变电所检修或抢修项目施工时，为确保尽可能减少停电范围，浙江省送变电工程有限公司提出了一种带载自行式专用起重机，并获得发明专利（专利号：CN110668325A），可实现快速拆卸及更换电气设备。带载自行式专用起重机可将拆卸后的电气设备在运行母线下运输至指定位置，同时将需要新安装的设备吊起搬运至指定位置进行安装。
2 结构及配置
带载自行式专用起重机简图如图1所示，由车架、吊臂、抱箍、履带式行走机构、挡板、站台、操作台、支撑装置等构成。车架前侧设有可旋转的吊臂座，中部设有工件夹紧装置，后侧设有发动机，车架左右两侧设有支撑装置。吊臂前端设有调平抱紧装置，由两个对称设置的抱箍、抱箍夹紧及放松控制机构、抱箍水平控制机构、及抱箍内侧缓冲层组成。抱箍上设有用于穿设绳索及吊装工件的吊孔，并设有对地距离测量的高度测距仪，若高度超过安全距离，该设备能及时报警提示。为保持被吊设备的平衡，在抱箍和吊臂之间加装调平油缸，抱箍上安装倾角传感器，既实现夹紧装置的自动找平，也可通过手动控制，在0~70°范围内自由调整。
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图1 带载自行式专用起重机简图
3 工作原理
带载自行式专用起重机抓取示意图如图2所示，吊装前起重机支脚支撑起车架，吊臂座转动后，吊臂向前伸出，抱箍张开。在高9m，半径4.5m的作业范围内，通过吊带与工件吊攀上的吊孔相连，并与抱箍上面的吊装孔连接后即可实现抓取。
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图2 带载自行式专用起重机抓取示意图
在抓取结束后，被吊物的运输示意图如图3所示，通过收缩吊臂、回转吊臂、起伏吊臂，将被吊物顺利降落到较低高度，通过一键运输按钮，将被吊物放到指定位置并夹紧。支脚回缩，履带式行走机构动作，实现带载自行。
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图3 带载自行式专用起重机运输示意图
当将被吊装置运输到指定位置时，可按图4所示进行装卸，将吊臂伸到合适距离后，使瓷瓶落到运输车上。待被吊装置落到运输车上后，按图5的步骤，通过移动运输车或者移动此设备并降低吊臂高度来实现装载功能。
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图4 带载自行式专用起重机装卸示意图
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图5 带载自行式专用起重机装载示意图
4 稳定性分析模型
为保证正常工作时起重机的纵向稳定性，吊机的理论吊重需满足：
（1）
式子中：—下车自重，t；—吊臂，t；—货物理论自重，t；—下车重心到中心点距离，m；—吊臂重心到中心点距离，m；—货物重心到中心点距离，m。
为保证起重机在吊载状态下安全行驶，货物重心至整车中心线距离需小于临界距离：
（2）
式子中：—安全系数，本文取6。
将履带起重机看成一个刚体简化模型，建立如图6所示的物理模型，当整车作为一个刚体侧倾角时，由于整车的重心在位于纵向对称平面内，图示物理模型需满足如下几何关系：
（3）
式子中：—轮距，m；—重心离地面高度，m。
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图6 带载自行式专用起重机简化模型
5 结果与分析
本文所述的自行式专用起重机整机外形尺寸为5m×1.9m×2.3m（长×宽×高），履带3.186m×0.42m（长×宽），自重5.5吨，起重高度8米，可带重2吨设备行驶。在本案例分析中，被吊设备重2t，直径0.8m，高3m。以下将进行正常工况下起重机的稳定性分析。
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5.1 纵向稳定分析
当起重机处于如图7的抓举工作状态时，下车、吊臂及货物的重心到中心点距离如表1所示，根据公式（1）可得，吊机的理论吊重为14.27t，将理论吊重与实际吊重进行比对，在该位置处的安全系数为7倍，因此在该工况下起重机充分满足纵向稳定性。
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图7 起重机抓举工作状态
5.2 横向偏移最大角度分析
在吊臂仰角为68°时，起重机的工作状态如图8所示，此时回转中心到货物中心半径为1590mm，吊臂重心到整车中心距离近似为0m。为了保证起重机运输吊件时的稳定性及安全性，安全系数取6，根据公式（2）计算可知，货物重心到整车中心线的最大距离为0.497m，从俯视图上计算得横向偏移角大概为18.2°。因此，为确保吊载安全行驶，左右偏移角度应小于18.2°，货物的重心最好落在中心线上。
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图8 起重机吊载工作状态
5.3 横向稳定性分析
本文所研究的履带式吊车为5.5t，因此相应的轮距需取1.236m，起重机重心离地距离约为3.5m，由公式（3）可知，整车最大侧倾角为10°。为确保起重机横向行驶的稳定性，倾角不得大于10°。
6 结语
在变电所检修或抢修项目施工中，为尽可能减少停电范围，浙江省送变电工程有限公司提出了一种带载自行式专用起重机，可实现快速拆卸及更换电气设备。本文简述了带载自行式专用起重机技术，并对有关技术性能进行稳定性分析。结论如下：（1）该带载自行式起重机实际吊重量满足纵向稳定性要求；（2）吊载安全行驶的左右偏移角度应小于18.2°；（3）为保证横向行驶的稳定性要求，车辆倾角应小于10°。
参考文献
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