一種自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機的研究

苑喜斌

摘 要：本文介紹了一種應用于地鐵隧道工況下鋪設軌道板的門式起重機，特別是對一種在地鐵隧道中可自變形的輪胎式軌道鋪板門式起重機的使用環境、技術參數、結構組成、有益效果等進行了詳細描述。此種鋪板門式起重機，具有自變形可調功能，能夠在地鐵隧道內對軌道板進行精調鋪裝工作。

關鍵詞：地鐵隧道；鋪板；門式起重機

中圖分類號：U215 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0072-02

0 引言

近年來，城市軌道交通建設速度不斷加快，城市軌道交通成為城鄉居民主要的交通工具。地鐵作為城市軌道交通工具的一種，也在不斷的高速建設中。且其施工在安全、質量、文明、環境等方面不斷提高、創新。為了適應地鐵快速發展，針對地鐵隧道尺寸的限定以及要求，特別設計了一種自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機專用鋪軌設備。

本文所介紹的一種自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機是地鐵鋪軌專用設備，該門式起重機是“機-電-液”一體的起重機械，采用工業級微機來控制驅動、轉向及各種預定動作，整機運行靈活，適應多種工況。

1 使用環境

1.1 工作環境

溫度：-10℃-45℃；濕度：存放場地：≯90%（不結露）；使用場地：≯80%（不結露）。

1.2 工作場地

平地或隧道內，輪胎著力點為地面或隧道管片。

1.3 動力來源

外接電源：三相五線制380V，50Hz。

2 技術參數

額定起重量：16t；起升高度：3.0m；起升速度：0-3m/min；變形寬度：1620mm；變形高度：1250mm；水平移動范圍： ±200mm；整機升降速度：5m/min；重載行走速度：0-40m/min；輪胎轉向角度：±15°；車輪組擺動角度：0-45°；最小轉彎半徑：11m。

3 結構組成

此種自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機由六個部分組成，即金屬結構、起重裝置、液壓系統、電氣系統、行走系統及附件組成。

3.1 金屬結構

金屬結構主體采用高強度鋼板焊接而成，為箱型結構，充分保證了結構的強度和剛度。金屬結構各部分均采用高強度螺栓連接，分解后的單元外形尺寸滿足公路、鐵路運輸要求。

金屬結構上方為一個矩形框架，框架中間部分設置加強板，用以增加框架的結構強度，框架前后各有兩個錯位相連的伸縮外套，用以安裝橫向伸縮裝置，橫向伸縮裝置主要由伸縮內套和油缸組成。支腿通過螺栓與伸縮內套端部相連，支腿亦設計為伸縮結構，通過油缸調節高度，并設置鎖緊機構。通過橫向伸縮裝置，整機可實現跨度調節，通過支腿伸縮裝置，整機可實現作業高度調節。

金屬結構前后的懸臂梁，用以安裝電纜卷筒、泵站、電控箱等其它設施。金屬結構前后下方設置兩組由油缸驅動可90°旋轉的臨時支撐架，臨時支撐架可將整機撐起，輔助整機完成各種變形動作。

3.2 起重裝置

起升裝置是由四臺電動卷揚機構成。卷揚機為三合一變頻制動電機。為了防止過卷繞和欠卷繞，在卷筒軸端安裝有高度限位器。同時設計為八繩防搖裝置，防止了吊裝軌道板時劇烈擺動。見圖1。

由于采用四臺卷揚機，其同步性非常重要。采用的設計方案是：其中兩臺卷揚機采用一點起吊方式繞向，另兩臺卷揚機采用兩點起吊纏繞方式，實現被提升的軌道板“四點起吊，三點平衡”的目標，保證軌道板受力均勻。見圖2。

四點起吊方式優點在于：（1）可在施工時調整軌道板的空間位置（施工精度高）；（2）確保軌道板與底座平行落下（穩定性好）；（3）同時可以保證軌道板在空中三點平衡（軌道板受力狀態好）；

本吊機設計了專用吊具，它由吊梁和支撐梁兩層組成。且吊梁可在支撐梁上通過電力推桿實現縱移方向微調，且設置擺動微調螺桿裝置，可保證軌道板實現水平擺動微量調節。見圖3。

此專用吊具優點在于：（1）施工人員可近距離微調軌道板位置，防止遠端大擺動調節造成的慣性沖擊；（2）采用電動推桿，實現縱移微調，運轉靈活，操作簡便；（3）采用擺動螺桿微調裝置，保證曲線區軌道板精確對位；（4）采用液壓油缸，實現橫向微調功能；（5）采用“四點起吊三點平衡”原理，作業平穩。綜上所述：此專用吊具可實現六個自由度的微量調節和水平擺動角度調節，保證軌道板精確對位。

3.3 行走與轉向裝置

此吊機共有四組行走裝置，每組行走裝置包含兩個懸掛和兩個車輪，輪胎選用實心壓配式，防止爆胎，保障安全性。行走裝置與支腿鉸接，通過液壓缸可實現一定0-45度內的轉動，從而控制懸掛的傾角，實現沿隧道管片行走。整機設置4個轉向油缸，轉向油缸控制懸掛的轉向角度，可實現多種行走模式。

3.4 液壓系統

液壓系統包括液壓泵站、液壓油缸、液壓馬達等。此自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機行走驅動系統為開式靜液壓系統，電液控制。工作液壓系統為開式液壓系統，工作液壓系統包括液壓轉向系統、吊具橫移系統、輪組擺動系統和液壓支腿系統等。液壓轉向系統為電液比例閉環控制，精確控制各輪組的轉角。隧道壁行走轉彎時采用手動控制差速，結構簡單，操作方便。

3.5 電氣系統

電氣系統由控制器、各種傳感器和控制繼電器等部件組成。車載控制器負責電氣系統輸入和輸出信號的處理，依據操作輸入信號以及現場傳感器反饋的信號，經過控制器核心CPU的運算處理，從而給定執行機構控制閥信號，達到整機各功能協調運行的目的。

自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機的所有基本操作指令均來自于操作者本身，操作者是指令發送的唯一主體，通過觸摸屏完成各個指令的操作。同時，控制器通過分析處理現場傳感器反饋的信號，可主動處理執行機構的最終執行命令，有效保障運輸車安全運行。

另外，控制器內部設置驅動行走控制模塊和轉向控制模塊等功能模塊。驅動行走控制模塊綜合處理行走開式泵、行走馬達、壓力傳感器和速度傳感器等信號，從而達到對整機行走功能的精細化控制，使起重機平穩起步、行走和停車。轉向控制模塊主要根據遙控器的操作指令和現場角度傳感器反饋的信號，控制軟件按照預先設定的算法，計算各個轉向機構的理論角度，最終協調控制各個轉向執行閥的控制信號，使起重機能夠流暢同步轉向，有效控制由于轉向不同步造成的輪胎磨損或者機械結構的損壞。

電氣控制系統通過分析現場反饋過來的傳感器信號，可主動干預執行機構的動作，也可提前預判可能發生的不安全因素，從而保證此自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機的安全運行。

另外，配置視頻監控系統，可實時了解設備工作部件情況。

4 結語

本文所介紹的一種自變形輪胎式門式起重機有以下有益效果：（1）此自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機作為一種地鐵隧道施工設備，采用輪胎走行，全面去除施工時鋪軌要求，大量節約勞動力，避免對成型隧道進行二次破壞隧道面；（2）自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機大車走行系統，能夠使整個設備在隧道壁上運行，避免設備施工受混凝土澆筑后短時間內不能受力影響，提高工作效率；（3）專業的鋪板吊具設計，提高軌道板對位精度，使用簡單方便；（4）采用國外進口馬達，安全可靠。

參考文獻

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