QTJS160型鐵路起重機(jī)的設(shè)計(jì)研究

蘇瀾

摘 要：QTJS160型鐵路起重機(jī)由起重機(jī)部分（以下簡(jiǎn)稱(chēng)主機(jī)）和臂架平車(chē)部分組成。本機(jī)為全液壓驅(qū)動(dòng)鐵路起重機(jī)，其特點(diǎn)為操作靈活、作業(yè)迅速、輔助時(shí)間短、適應(yīng)性廣、維護(hù)簡(jiǎn)便。主要用于鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛顛覆、脫線事故的救援工作，特別適用于電氣接觸網(wǎng)下、隧道和橋梁上的鐵路事故救援工作。同時(shí)兼有鋪軌、橋梁架設(shè)、駐在地沿線大噸位構(gòu)件的安裝和重型貨物的裝卸用途，大型設(shè)備的安裝與拆卸。同時(shí)也適用于廠區(qū)內(nèi)鋪設(shè)有軌道的廠礦起重、吊裝、與運(yùn)輸大型貨物。文章主要描述QTJS160型鐵路起重機(jī)組成結(jié)構(gòu)及操作原理。

關(guān)鍵詞：鐵路起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；研究分析

1 前言

鐵路救援起重機(jī)作為一種鐵路專(zhuān)用起重設(shè)備，主要用于鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛脫軌、顛覆等事故的起復(fù)救援工作，也適用于大型貨物裝卸、設(shè)備安裝等工程作業(yè)，在隧道內(nèi)、電氣化接觸網(wǎng)下具有良好的起重性能。NS1602-4020型鐵路起重機(jī)由吊鉤、吊臂總成、上車(chē)布置、底盤(pán)總成（也叫下車(chē)）、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、臂架平車(chē)、吊鉤安放支座、吊具和索具幾個(gè)部分組成。起重機(jī)處于回送狀態(tài)時(shí)，吊鉤放置在臂架平車(chē)上的吊鉤安放支座上，以減輕自身軸重。

2 主要工作原理

上車(chē)布置主要包括司機(jī)室、轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)、左右機(jī)房、固定配重和活動(dòng)配重、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝、上車(chē)空氣制動(dòng)等。

司機(jī)室設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)左前端，視野良好，便于觀望，司機(jī)室內(nèi)設(shè)置有（前、左、右）操縱臺(tái)、座椅、空調(diào)等，起重作業(yè)主要在司機(jī)室內(nèi)操作，外部工作人員協(xié)助；左右機(jī)房各裝有一臺(tái)等功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為整機(jī)的動(dòng)力裝置；起升和下放重物時(shí)，采用雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)定滑輪組和鋼絲繩傳動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速機(jī)和回轉(zhuǎn)支承組成，在某些特定條件下可以360°全范圍回轉(zhuǎn)，此外還設(shè)有回轉(zhuǎn)區(qū)域限位和回轉(zhuǎn)鎖定裝置；為了最大限度的提升起重性能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況需要，可以將活動(dòng)配重懸掛在固定配重下方；機(jī)房?jī)蓚?cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各自帶動(dòng)一臺(tái)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，為空氣制動(dòng)系統(tǒng)提供風(fēng)源。

下車(chē)主要包括兩個(gè)四軸轉(zhuǎn)向架、連接兩個(gè)轉(zhuǎn)向架的車(chē)體、心盤(pán)、旁承、支腿機(jī)構(gòu)、自力走行機(jī)構(gòu)、車(chē)鉤緩沖裝置和制動(dòng)裝置。

車(chē)體通過(guò)前后心盤(pán)和旁承支撐在兩個(gè)四軸轉(zhuǎn)向架上；自力走行機(jī)構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向架的第四、五位車(chē)軸上；車(chē)體前后左右每個(gè)支腿機(jī)構(gòu)均為轉(zhuǎn)動(dòng)展開(kāi)式，每個(gè)支腿均由垂直液壓油缸、水平展腿油缸、支腿缸結(jié)構(gòu)和支腿缸筒組成。

3 工作機(jī)構(gòu)

起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)主要由起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吊掛配重機(jī)構(gòu)、下車(chē)走行機(jī)構(gòu)和支腿機(jī)構(gòu)七個(gè)工作機(jī)構(gòu)組成。

3.1 起升機(jī)構(gòu)

起升機(jī)構(gòu)（也稱(chēng)為卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)）由帶制動(dòng)器的低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)開(kāi)式齒輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)卷筒。馬達(dá)型號(hào)為赫格隆CA100徑向柱塞馬達(dá)。制動(dòng)器采用液壓釋放的常閉式制動(dòng)器，安全可靠。當(dāng)長(zhǎng)期使用時(shí)發(fā)現(xiàn)“溜鉤”現(xiàn)象可能原因是摩擦片長(zhǎng)期工作摩損，此時(shí)應(yīng)立即更換。由于采用開(kāi)式齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，因此易結(jié)污和磨損，應(yīng)經(jīng)常清除污油更換新油。

3.2 變幅機(jī)構(gòu)

采用雙缸前頂式雙作用油缸，通過(guò)兩油缸的伸縮動(dòng)作完成吊臂的俯仰，從而改變起重幅度。油缸缸筒鉸點(diǎn)采用加寬銅套方式（圖1②），以增加變幅的剛度和穩(wěn)定性；活塞桿鉸點(diǎn)采用球面關(guān)節(jié)軸承（圖1③），可以克服由于安裝制造及吊重變形所產(chǎn)生對(duì)油缸的負(fù)面受力影響。雙作用油缸采用剛性連接，保證油缸同步動(dòng)作。

3.3 伸縮吊臂機(jī)構(gòu)

采用三節(jié)伸縮式吊臂。吊臂內(nèi)裝有伸縮油缸、平衡閥和吊臂間隙調(diào)整墊塊（如圖2）。

圖2 吊臂總圖

其中，調(diào)整墊塊的上滑塊和下滑塊采用銅板，經(jīng)長(zhǎng)期使用，滑塊磨耗量超過(guò)約3mm后，應(yīng)加以調(diào)整或更換，確保吊臂受力合理。吊臂側(cè)端的調(diào)整墊塊由鋼板和尼龍組成，單側(cè)間隙2～3mm為宜，間隙超過(guò)5mm則需要重新調(diào)整。

3.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置和支承裝置兩部分組成，驅(qū)動(dòng)裝置由液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和減速機(jī)組成。回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，通過(guò)末端小齒輪驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承，使起重機(jī)上車(chē)回轉(zhuǎn)。其回轉(zhuǎn)區(qū)域根據(jù)不同工況分為±10°、±30°、360°三個(gè)角度范圍。

3.5 活動(dòng)配重掛放機(jī)構(gòu)

起重機(jī)配重采用固定配重（圖3①）和活動(dòng)配重（圖3②）相結(jié)合的形式。固定配重采用鐵箱內(nèi)灌鋼丸加鑄鐵塊的方式。活動(dòng)配重由鑄鋼和鑄鐵件組成，在起重機(jī)作業(yè)需要時(shí)，用兩個(gè)吊掛油缸（圖3③）將活動(dòng)配重懸掛在轉(zhuǎn)臺(tái)尾部，懸掛活動(dòng)配重過(guò)程如圖3中ABCD所示。活動(dòng)配重帶有機(jī)械鎖定裝置（圖3④），當(dāng)活動(dòng)配重吊起準(zhǔn)備作業(yè)前，將機(jī)械鎖手柄旋轉(zhuǎn)90°（圖3C→D），使活動(dòng)配重機(jī)械鎖定，起到保護(hù)作用。放下配重時(shí)，須將上車(chē)回轉(zhuǎn)到順軌方向，然后按D→C→B→A順序落下配重并放好。回送時(shí)活動(dòng)配重需放置在車(chē)體前端，以達(dá)到均衡軸重的目的。

圖3 懸掛活動(dòng)配重過(guò)程A-B-C-D

3.6 下車(chē)走行機(jī)構(gòu)

起重機(jī)車(chē)體通過(guò)前后兩個(gè)心盤(pán)支承在兩臺(tái)四軸轉(zhuǎn)向架上，上下心盤(pán)之間以螺栓連接。轉(zhuǎn)向架有三種工作狀態(tài)：一是呈回送狀態(tài)，機(jī)車(chē)通過(guò)車(chē)鉤緩沖裝置牽引起重機(jī)走行；二是呈自力走行狀態(tài)，兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架各由一套自力走行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；三是呈懸空配重狀態(tài)，即使用支腿起重作業(yè)，此時(shí)轉(zhuǎn)向架隨車(chē)體懸吊離開(kāi)軌面，為了方便起重作業(yè)完成后，轉(zhuǎn)向架順利復(fù)軌，車(chē)輪踏面離軌面的距離不要超過(guò)10mm，車(chē)輪輪緣距離軌面高度不要超過(guò)5mm。

3.7 支腿機(jī)構(gòu)

起重機(jī)支腿機(jī)構(gòu)由支腿鋼結(jié)構(gòu)、垂直支腿油缸、靴座、水平展腿油缸、水平撐桿及支腿鎖定裝置等部件組成。起重作業(yè)前，將四個(gè)支腿跨距調(diào)整到6×10.54m的位置。為了滿足特定條件下救援工作需要，支腿跨距還可以調(diào)整到4.8×11.5m的位置上。不使用支腿吊重作業(yè)時(shí)，可以保持支腿展開(kāi)，只收回垂直支腿。在回送狀態(tài)時(shí)，四個(gè)支腿必須收回并用銷(xiāo)軸鎖定，收好靴座。

支腿伸出時(shí)，可增大支承跨距以使起重機(jī)具備較高的起重能力，并可調(diào)整作業(yè)場(chǎng)地的坡度和不平，提高傾覆穩(wěn)定性；支腿收回時(shí)，減少外形尺寸提高通過(guò)性。

4 液壓系統(tǒng)主要原理

整機(jī)采用液壓傳動(dòng)。液壓泵輸出壓力油，經(jīng)過(guò)壓力閥、方向閥、流量閥等控制元件，使馬達(dá)、油缸等工作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)是構(gòu)成簡(jiǎn)單，易于操作，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，但是對(duì)液壓元件的要求較高，尤其是加工精度和密封性，對(duì)液壓油的清潔度要求也很高。

本液壓系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)。分為上車(chē)液壓系統(tǒng)和下車(chē)液壓系統(tǒng)兩個(gè)部分，其中液壓油箱、液壓泵、主閥等都布置在上車(chē)，下車(chē)油路通過(guò)中央回轉(zhuǎn)接頭與上車(chē)油路連接。

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