QTJS160型鐵路起重機的設計研究

蘇瀾

摘 要：QTJS160型鐵路起重機由起重機部分（以下簡稱主機）和臂架平車部分組成。本機為全液壓驅動鐵路起重機，其特點為操作靈活、作業迅速、輔助時間短、適應性廣、維護簡便。主要用于鐵路機車車輛顛覆、脫線事故的救援工作，特別適用于電氣接觸網下、隧道和橋梁上的鐵路事故救援工作。同時兼有鋪軌、橋梁架設、駐在地沿線大噸位構件的安裝和重型貨物的裝卸用途，大型設備的安裝與拆卸。同時也適用于廠區內鋪設有軌道的廠礦起重、吊裝、與運輸大型貨物。文章主要描述QTJS160型鐵路起重機組成結構及操作原理。

關鍵詞：鐵路起重機；液壓系統；研究分析

1 前言

鐵路救援起重機作為一種鐵路專用起重設備，主要用于鐵路機車車輛脫軌、顛覆等事故的起復救援工作，也適用于大型貨物裝卸、設備安裝等工程作業，在隧道內、電氣化接觸網下具有良好的起重性能。NS1602-4020型鐵路起重機由吊鉤、吊臂總成、上車布置、底盤總成（也叫下車）、液壓系統、電氣系統、臂架平車、吊鉤安放支座、吊具和索具幾個部分組成。起重機處于回送狀態時，吊鉤放置在臂架平車上的吊鉤安放支座上，以減輕自身軸重。

2 主要工作原理

上車布置主要包括司機室、轉臺結構、左右機房、固定配重和活動配重、回轉機構、卷揚機構、發動機安裝、上車空氣制動等。

司機室設在轉臺左前端，視野良好，便于觀望，司機室內設置有（前、左、右）操縱臺、座椅、空調等，起重作業主要在司機室內操作，外部工作人員協助；左右機房各裝有一臺等功率柴油發動機作為整機的動力裝置；起升和下放重物時，采用雙卷筒卷揚機構、動定滑輪組和鋼絲繩傳動；回轉機構主要由回轉馬達、回轉減速機和回轉支承組成，在某些特定條件下可以360°全范圍回轉，此外還設有回轉區域限位和回轉鎖定裝置；為了最大限度的提升起重性能，根據現場工況需要，可以將活動配重懸掛在固定配重下方；機房兩側發動機各自帶動一臺空氣壓縮機產生壓縮空氣，為空氣制動系統提供風源。

下車主要包括兩個四軸轉向架、連接兩個轉向架的車體、心盤、旁承、支腿機構、自力走行機構、車鉤緩沖裝置和制動裝置。

車體通過前后心盤和旁承支撐在兩個四軸轉向架上；自力走行機構安裝在轉向架的第四、五位車軸上；車體前后左右每個支腿機構均為轉動展開式，每個支腿均由垂直液壓油缸、水平展腿油缸、支腿缸結構和支腿缸筒組成。

3 工作機構

起重機工作機構主要由起升機構、變幅機構、吊臂伸縮機構、回轉機構、吊掛配重機構、下車走行機構和支腿機構七個工作機構組成。

3.1 起升機構

起升機構（也稱為卷揚機構）由帶制動器的低速大扭矩馬達驅動，經開式齒輪同時驅動兩個卷筒。馬達型號為赫格隆CA100徑向柱塞馬達。制動器采用液壓釋放的常閉式制動器，安全可靠。當長期使用時發現“溜鉤”現象可能原因是摩擦片長期工作摩損，此時應立即更換。由于采用開式齒輪傳動系統，因此易結污和磨損，應經常清除污油更換新油。

3.2 變幅機構

采用雙缸前頂式雙作用油缸，通過兩油缸的伸縮動作完成吊臂的俯仰，從而改變起重幅度。油缸缸筒鉸點采用加寬銅套方式（圖1②），以增加變幅的剛度和穩定性；活塞桿鉸點采用球面關節軸承（圖1③），可以克服由于安裝制造及吊重變形所產生對油缸的負面受力影響。雙作用油缸采用剛性連接，保證油缸同步動作。

3.3 伸縮吊臂機構

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

圖2 吊臂總圖

其中，調整墊塊的上滑塊和下滑塊采用銅板，經長期使用，滑塊磨耗量超過約3mm后，應加以調整或更換，確保吊臂受力合理。吊臂側端的調整墊塊由鋼板和尼龍組成，單側間隙2～3mm為宜，間隙超過5mm則需要重新調整。

3.4 回轉機構

回轉機構由驅動裝置和支承裝置兩部分組成，驅動裝置由液壓馬達、制動器和減速機組成。回轉動作時，液壓馬達驅動減速機，通過末端小齒輪驅動回轉支承，使起重機上車回轉。其回轉區域根據不同工況分為±10°、±30°、360°三個角度范圍。

3.5 活動配重掛放機構

起重機配重采用固定配重（圖3①）和活動配重（圖3②）相結合的形式。固定配重采用鐵箱內灌鋼丸加鑄鐵塊的方式。活動配重由鑄鋼和鑄鐵件組成，在起重機作業需要時，用兩個吊掛油缸（圖3③）將活動配重懸掛在轉臺尾部，懸掛活動配重過程如圖3中ABCD所示。活動配重帶有機械鎖定裝置（圖3④），當活動配重吊起準備作業前，將機械鎖手柄旋轉90°（圖3C→D），使活動配重機械鎖定，起到保護作用。放下配重時，須將上車回轉到順軌方向，然后按D→C→B→A順序落下配重并放好。回送時活動配重需放置在車體前端，以達到均衡軸重的目的。

圖3 懸掛活動配重過程A-B-C-D

3.6 下車走行機構

起重機車體通過前后兩個心盤支承在兩臺四軸轉向架上，上下心盤之間以螺栓連接。轉向架有三種工作狀態：一是呈回送狀態，機車通過車鉤緩沖裝置牽引起重機走行；二是呈自力走行狀態，兩臺轉向架各由一套自力走行機構驅動；三是呈懸空配重狀態，即使用支腿起重作業，此時轉向架隨車體懸吊離開軌面，為了方便起重作業完成后，轉向架順利復軌，車輪踏面離軌面的距離不要超過10mm，車輪輪緣距離軌面高度不要超過5mm。

3.7 支腿機構

起重機支腿機構由支腿鋼結構、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。起重作業前，將四個支腿跨距調整到6×10.54m的位置。為了滿足特定條件下救援工作需要，支腿跨距還可以調整到4.8×11.5m的位置上。不使用支腿吊重作業時，可以保持支腿展開，只收回垂直支腿。在回送狀態時，四個支腿必須收回并用銷軸鎖定，收好靴座。

支腿伸出時，可增大支承跨距以使起重機具備較高的起重能力，并可調整作業場地的坡度和不平，提高傾覆穩定性；支腿收回時，減少外形尺寸提高通過性。

4 液壓系統主要原理

整機采用液壓傳動。液壓泵輸出壓力油，經過壓力閥、方向閥、流量閥等控制元件，使馬達、油缸等工作機構動作。液壓傳動的特點是構成簡單，易于操作，容易實現無級調速，但是對液壓元件的要求較高，尤其是加工精度和密封性，對液壓油的清潔度要求也很高。

本液壓系統為開式系統。分為上車液壓系統和下車液壓系統兩個部分，其中液壓油箱、液壓泵、主閥等都布置在上車，下車油路通過中央回轉接頭與上車油路連接。

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