隧道建設用自動傾倒渣土小車的設計

邵秋波，邊英杰，于印穩

（山東豐匯設備技術有限公司，山東 濟南 250200）

隨著城市化的發展，城市地下軌道交通成為熱點，在地下隧道工程建設中，一種門式起重機必不可少，該門式起重機的主要功能是對隧道建設施工產生的渣土進行吊運和傾倒。根據市場需求，對該門機的主要設計要求是渣土吊運和傾倒效率高，可操作性強，整機尺寸小等，從而降低作業時間、減少人工成本和制造運輸成本。

為實現渣土的吊運和自動傾倒功能，該隧道建設施工用門式起重機區別于通用門式起重機的關鍵技術主要在起重小車上，本文主要介紹該起重機的起重小車。

該起重小車主要包括主起升機構、副起升機構、自動傾倒渣土機構、小車架和小車運行機構等。主起升機構為單減速機雙卷筒的卷揚機型式，主要用于渣土車等大件的吊運和配合渣土車自動傾倒渣土；副起升機構為常規單卷筒的卷揚機型式，主要用于小散件吊裝；自動傾倒渣土機構由液壓系統配合驅動，主要實現渣土車的自動傾倒功能；小車架為起重小車的主要金屬結構構件，是支托和安裝主、副起升機構、自動傾倒渣土機構和小車運行機構等部件的機架；小車運行機構包含兩個驅動輪和兩個從動輪，提供了起重小車的橫向移動動作。起重小車的具體設計方案如圖1所示。

圖1 起重小車的三視圖

1 主起升機構和自動傾倒渣土機構

根據渣土車的結構型式和吊點位置，主起升機構與常規的起升機構有所不同，主起升機構（如圖2所示）采用雙卷筒卷揚機型式，由雙輸出的減速機帶動卷筒一和卷筒二同時工作，兩卷筒均為雙聯卷繞，分別卷繞一根獨立的鋼絲繩，每根鋼絲繩纏繞一組位于吊鉤橫梁上的動滑輪組，板鉤設置在吊鉤橫梁的兩端；減速機驅動兩個卷筒轉動，卷筒帶動鋼絲繩進而帶動動滑輪組及板鉤升降。

雙卷筒結構既可以減小卷筒的卷繞直徑，節約成本，減小外形尺寸，又可以優化鋼絲繩的繞繩方式，使結構布置更合理。

圖2 主起升機構

自動傾倒渣土機構（如圖3所示）包括液壓站、兩個油缸、擺動裝置、吊具架和吊具鉤頭；擺動裝置通過銷軸鉸接在小車架的下翼緣，油缸一端鉸接于小車架上，另一端與擺動裝置鉸接，擺動裝置另一端與吊具架鉸接，吊具架下端裝有兩組吊具鉤頭。液壓站通過同步控制油路控制兩油缸同步伸縮進而帶動擺動裝置沿鉸接軸往復擺動，吊具架和吊具鉤頭隨動。

圖3 自動傾倒渣土機構

在自動傾倒渣土機構中吊具架包括一個基礎吊具架和多個標準吊具架，標準吊具架裝于擺動裝置和基礎吊具架之間，通過增減標準吊具架的數量滿足不同高度處的渣土傾倒，實現渣土傾倒工作高度的多規格可調。

擺動裝置、標準吊具架和基礎吊具架均為框架結構，既保證了兩吊具鉤頭在循環運動過程中位置的同步性，又提高了渣土傾倒過程中的整體穩定性，避免了渣土車在傾倒過程中由于偏斜引起的不安全性，可靠性大大提高。基礎吊具架和吊具鉤頭通過雙銷軸聯結，防止吊具鉤頭在工作中發生翻轉，引起事故，且兩結構件間的傳力由軸孔承受，安全可靠。

擺動裝置由液壓站通過同步控制油路控制兩油缸同步伸縮來完成繞鉸接軸的往復擺動，同步性高，且液壓推動平穩，沖擊小。擺動裝置與車架之間銷軸鉸接處安裝有滑動軸承，減小擺動裝置工作中的擺動阻力，防止擺動裝置在擺動過程中出現卡死現象。

主起升機構和自動傾倒渣土機構配合渣土車作業。主起升機構吊鉤組下端的兩板鉤的吊點為渣土車的重心吊點，自動傾倒渣土機構兩吊具鉤頭的吊點為渣土車的偏心吊點，兩吊點均為銷軸，板鉤和吊具鉤頭均可沿銷軸轉動，在主起升機構的升降配合下，渣土車以偏心吊點為鉸點，向重心吊點側傾翻，實現渣土自動傾倒作業。

2 副起升機構和小車運行機構

副起升機構（如圖4所示）為常規單卷筒的卷揚機型式，減速機驅動卷筒工作，卷筒雙聯卷繞一根鋼絲繩，鋼絲繩帶動吊鉤升降。

小車運行機構（如圖5所示）提供了小跑車的橫向移動動作。小車運行機構采用驅動、制動、傳動于一體的“三合一”驅動單元，結構緊湊，互換性高。

3 自動傾倒作業的工作原理

隧道建設用門式起重機的起重小車最主要的功能是可以完成渣斗車的自動傾倒作業，所以本文重點介紹一下自動傾倒作業的工作過程；結合圖1和圖3所示敘述如下。

起重小車正常就位，自動傾倒渣土機構處于初始工作位置（如圖3實線部分所示）。首先，控制液壓油缸伸出到最大行程位置，油缸推動擺動裝置旋轉一定角度，與擺動裝置鉸接的標準吊具架和基礎吊具架隨動到相應位置，此位置不影響渣土車的正常升降（如圖3雙點劃線部分所示）；然后，控制起升機構提升渣土車到傾倒位置上方；再通過液壓站控制液壓油缸收回到初始位置，擺動裝置、標準吊具架和基礎吊具架隨動到初始工作位置；最后再控制起升機構使渣土車下降，傾倒渣土裝置的吊具鉤頭鉤住渣土車的偏心吊點（如圖1所示），起升機構讓渣土車繼續下降，偏心吊點高度不變，重心吊點不斷下降，渣土車以偏心吊點為鉸點，向重心吊點側傾翻，實現傾倒渣土作業，傾倒渣土完畢，起升機構提升渣土車到一定位置，使渣土車的偏心吊點離開吊具鉤頭，開始下一個工作循環。

圖4 副起升機構

圖5 小車運行機構

4 小 結

1）該起重小車的自動傾倒渣土機構對渣土的提升、吊運、傾倒均由司機室人員操作，不需地面人員配合，自動化程度高，施工操作更具安全性和便捷性，提高效率，節省人力物力。

2）該起重小車渣土傾倒工作的高度可以多規格可調，使起重小車可以適用于多個施工現場和施工工況，提高起重小車的利用率，節約社會資源。