450t輪軌式提梁機技術改造

趙巖

摘要：國內某新建鐵路標段需求2臺適配40m預制梁的500t級輪軌式提梁機，為了使舊設備的利用率最大化，節約項目成本，需要對現有的2臺適配32m預制梁的450t級輪軌式提梁機進行技術改造，增加其額定起升重量，以適應項目標段內鐵路預制梁的提梁作業。文中對提梁機和改造目標進行了簡要描述，并詳細介紹了450t級輪軌式提梁機主梁、支腿、行走系統、起升系統、電控系統等方面的全方位系統化改造，對改造后主梁的畸變效應進行了有限元仿真計算，充分保證了改造后設備使用的安全性，對輪軌式提梁機及其它起重運輸設備的改造具有指導意義，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：輪軌式提梁機;改造;畸變效應

中圖分類號：U215

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0079-03

0引言

鐵路是國民經濟大動脈、關鍵基礎設施和重大民生工程。黨中央、國務院高度重視鐵路發展，2016年7月，國家發展改革委、交通運輸部、中國鐵路總公司聯合發布了《中長期鐵路網規劃》，勾畫了新時期“八縱八橫”高速鐵路網的宏大藍圖。

橋梁設計與建造是高速鐵路建設的關鍵[1]，提梁機、運梁車、架橋機是服務于現代高速鐵路橋梁建設中混凝土梁制造和安裝的關鍵設備，我國掌握了“運架提”成套設備的研制技術[2]，各種型號規格的提梁機在我國已投入使用近千臺，價值近百億元。

提梁機可分為軌行式和輪胎式兩種[3]，輪軌式提梁機采用軌道行走方式，主體采用門架結構，技術成熟，經濟性高，屬于特重型軌行式起重機范疇，在我國高速鐵路建設中得到迅猛的發展。

原提梁機多是針對900t預制梁而設計，由于1000t鐵路預制梁的成本及效果優勢，現國內已開始用全面替代原900t鐵路預制梁箱梁的試點，并將全線推廣，因而原適配900t預制梁的450t級提梁機無法繼續使用，為了使提梁機的利用率最大化，節約項目成本，對現有舊提梁機進行改造以使其適應新工況便是最高效的解決方案。

國內某新建鐵路標段需求500t級輪軌式提梁機，需要對現有450t級輪軌式提梁機進行技術改造，滿足提梁機的固有功能，增加其額定起升重量，使其能夠搬運1000t鐵路箱梁。

1技術改造方案

輪軌式提梁機的“大改小”相對簡單，“小改大”較為復雜，將450t級的原提梁機升級到500t級的目標提梁機將進行全方位系統化的計算與改造，主要改造方面包括主梁、支腿、行走系統、起升系統、電控系統等。原提梁機結構如圖1所示。

1.1主梁改造

由于目標提梁機相較于原提梁機的跨度減小，主梁需在柔性支腿側端節連接處切除3m，并重新加工拼接孔與原主梁中間節通過拼接板連接，將主梁跨度由39m改造為36m。由于主梁整體跨度減小，承載量增加，經重新計算后，舊主梁上下蓋板需貼板補強，更換主梁螺栓和天車縱移軌道。

1.2支腿改造

目標提梁機相較于原提梁機起升高度不變，經計算，原提梁機柔性支腿強度滿足繼續使用條件，剛性支腿需重新制作。剛性支腿采用直立柱下分叉式“人”字形結構形式，設置一個10m等截面可拆卸節，用以調節提梁機作業高度，增加環境適應能力。

1.3行走系統改造

由于原提梁機額定起升重量450t，自重452t，改造后的目標提梁機額定載重量500t，自重約485t，需重新制作大車行走系統，以滿足承載和運行速度的要求。臺車組采用分載技術降低輪壓，利用分載均衡梁使各臺車受力均勻。

1.4起升系統改造

由于目標提梁機額定起升重量增加，需新制滿足縱橫移功能的起重天車和吊具，增加滑輪組倍率，在卷揚機單繩拉力不變的情況下滿足起重量增加的要求。由于滑輪組倍率增加，需更換更長的鋼絲繩以滿足起升高度要求。同時，卷筒擋邊加高，以滿足鋼絲繩加長后的容繩量要求，新制吊桿，滿足起重量的要求。

1.5電控系統改造

電氣系統采用變頻調速技術，對主起升機構、小車行走機構及大車行走機構進行變頻調速，可大大減小對電網的沖擊，提高提梁機運行時的平衡性。電氣系統采用了可編程控制技術，使提梁機電氣控制簡單可靠。

升級或替換原提梁機的整機安全監控系統、電氣安全保護系統、超速安全保護系統、重量限制系統和起升高度限制系統等。

1.6完成改造

繼續進行提梁機其它附屬結構的改造，拼裝調試后提梁機改造作業完成，改造后的500t級目標提梁機結構如圖2所示。

2目標提梁機主梁畸變效應仿真計算

2.1主梁畸變效應

目標500t級輪軌式提梁機為雙偏軌箱梁結構，主梁在承受偏心載荷時會引起畸變效應，隔板布置不合理的情況下箱梁橫向撓曲應力及縱向畸變翹曲應力可與彎曲應力達到統一數量級水平。主梁在約束扭轉和畸變載荷的共同作用下，截面形狀變形顯著，小車軌道跟隨主梁腹板發生側移和扭轉，車輪輪緣與軌道間距減小乃至碰撞摩擦，出現“啃軌”現象。次問題易導致車輪磨損，減小小車運行壽命，從而導致安全事故發生。因此，500t級輪軌式提梁機主梁結構校核過程中，處考慮整體強度、撓度級局部穩定性外，還需重點考慮主梁的畸變效應，以確保提梁作業的安全可靠。

2.2主梁畸變效應有限元仿真

主梁畸變效應難以用常規計算方法進行計算，設計時常應用經驗公式確定隔板數量與間距，以保障主梁局部穩定性和減小畸變效應。文中通過有限元仿真的方法對主梁的畸變效應進行仿真計算[10-12]，充分保障設備運行的安全性，仿真結果如圖3所示。

如圖3所示，目標500t級輪軌式提梁機主梁在額定載荷狀態下，軌道橫向偏移量約為10mm，在車輪和軌道的允許偏移范圍內，主梁的畸變特性滿足使用要求。

3結束語

針對國內某新建鐵路標段對500t級輪軌式提梁機的需求，將原有450t級輪軌式提梁機進行了升級改造，詳細介紹了改造方法，并對主梁的畸變效應進行了有限元仿真校核，對輪軌式提梁機及其它起重運輸設備的改造具有指導意義，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]鄭健.中國高速鐵路橋梁建設關鍵技術[J].中國工程科學，2008，10（7）：18-27.

[2]黃耀怡，余春紅.縱論我國大噸位提梁機的世界首創和持續領先之路[J].鐵道建筑技術，2015（6）：1-17.

[3]吳耀輝，陳浩.900t輪軌式提梁機施工方案研究[J]鐵道標準設計.2008（3）：34.