焊軌基地門式起重機設計方案

張軍偉

（鄭州鐵路局 裝卸機械廠 ，河南 鄭州 450052）

近年來，我國多條鐵路客運專線相繼開工建設，需要大量的無縫鋼軌。為了提高線路質量，減少現場焊接量，要求鋼廠直接將鋼軌軋制成百米軌，然后運到焊軌廠焊成500 m長軌，最后到現場焊成無縫鋼軌。另外，既有提速線路更新也需要大量的無縫鋼軌。因此，鐵道部建立了專業焊軌基地，把短軌焊接成500 m長軌。

但是，以前焊軌基地用的短軌長度是12.5 m，用1臺門式起重機即可從事裝卸和喂軌作業，現在要裝卸100 m鋼軌，原有的門式起重機無法完成。因此，急需設計一種新型裝卸設備來滿足現場需求。

1 設計方案

1.1 總體方案

新型裝卸設備的總體方案是用4臺門式起重機配置專用吊具吊架進行裝卸車和喂軌作業(吊具吊點分布如圖1所示)。為了保證4臺起重機動作的同步，設計了四車聯動電氣控制系統。另外，為了提高吊裝鋼軌的穩定性和效率，小車設計成雙吊點，配置減搖裝置。

1.2 設計組成

單臺門式起重機由支腿、主梁、運行機構、小車、吊具吊架、減搖裝置、電氣系統等組成，如圖2所示。

（1）主體結構。該起重機的主體結構與普通門式起重機基本一致，均由主梁、支腿、運行機構組成，起重機的主梁與支腿均采用箱形結構。由于該起重機用于裝卸百米鋼軌，只在跨內作業，所以主梁不設懸臂。

（2）起重小車。從圖1及圖2側視圖可看出，1臺起重機上2個吊點的距離為13 m，若用1個起重鉤懸吊，水平穩定性不好。因此，該起重機設置水平等高并且同步運動的2個起重鉤與吊架相連。

（3）減搖裝置。減搖裝置由力矩電機、減速機、卷筒和鋼絲繩組成，減搖裝置共4套，對稱布置在起重小車2個起升機構的兩側。為了獲得較好的減搖效果，減搖鋼絲繩交叉纏繞。工作時，4臺力矩電機啟動，使減搖鋼絲繩始終保持恒力，吊具在運行中產生的擺動在減搖鋼絲繩的作用下迅速衰減，使鋼軌較快地停止在輥道線的上方，提高對位效率。

（4）吊具吊架。為了減輕自重，吊架采用桁架結構，吊具懸掛在吊架下方，吊具分多根吊具和單根吊具。大批量地從平板車上卸鋼軌時，使用多根鋼軌吊具；向輥道線喂軌時，使用單根鋼軌吊具。

1.3 控制方案

整機采用變頻調速控制系統，使用可編程控制器 (PLC) 編程控制各個機構的動作，使起重機各個機構運行時不但更加平穩可靠，而且速度控制精確，提高4臺車的同步性。

在焊軌廠，4臺起重機不但要裝卸百米鋼軌，還要兼顧裝卸25 m鋼軌或12.5 m鋼軌，因此，工作時可能是4臺車同時作業，也可能是2臺車作業或1臺車單獨作業?？紤]到起重機工作組合的多樣性，各車之間使用有線信號傳輸不易實現；使用一般的無線遙控器，由于其傳輸的信息量小也無法實現工作要求；而采用數字電臺和無線信號接收機的方案可以較好地滿足使用要求。數字電臺是數字式無線數據傳輸電臺的簡稱，其具有傳輸數據量大、速率大、成本低、安裝維護方便、繞射能力強、組網結構靈活、覆蓋范圍遠的特點，適合點多而分散、地理環境復雜等場合。數字電臺最遠通訊距離可以達到3.2 km，完全可以滿足焊軌廠的實際需要。

在4臺起重機上均各自安裝1套數字電臺及無線信號接收機，把其中的1臺車作為主控機，操作人員可以在主控機上單獨操作任意1臺起重機，也可操作4臺、3臺或者2臺起重機同時運行。另外，為了提高工作的安全性和可靠性，這套系統還具有實時反饋功能，即主控機發出指令后，其他從機在執行指令的同時，要把本機動作的運行狀況通過數字電臺實時反饋到主控機。一旦任意1臺從機發生故障，主控機收到故障信號后，會立即發出指令，使4臺起重機同時停車。

為了提高作業效率，減小操作人員的勞動強度，該控制系統還設置了自動喂軌功能。在輥道線正上方設置傳感器，側方設減速傳感器，該傳感器與小車運行機構聯鎖，當4臺起重機吊起鋼軌后，在主控機上按下自動按鈕，即可實現4臺起重機自動運行，到輥道線側方后，通過減速傳感器確認位置，開始減速低速運行，到傳感器后自動停車，鉤頭下降，完成一次喂軌。

2 現場應用

焊軌基地專用門式起重機現已投入使用。由于起重機小車采用雙吊點起升機構，而且設有減搖裝置輔助作業，可以平穩快捷地進行裝卸作業；同時，起重機采用變頻技術和數字電臺的先進控制系統，減少了操作人員，提高了自動化作業水平，較好地滿足了現場需求。

[1] 張質文，虞和謙，王金諾，等. 起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

[2] 齊從謙，王士蘭. PLC技術及應用[M]. 北京：機械工業出版社，2000.