黨修洵

（鄭州鐵路局 裝卸機械廠，河南 鄭州 450052）

近年來，隨著我國高速鐵路、客運專線及城際軌道交通的快速發(fā)展，與之相適應的高精度起重設備大多依賴國外進口，價格高、周期長、維修困難。京津城際軌道交通線路施工中，博格軌道板(無砟道床)的鋪設要求精度高，且工期緊、難度大。鄭州鐵路局裝卸機械廠與石家莊鐵道學院國防交通研究所聯(lián)合研制了BGMG型全路面、全液壓輪胎式博格軌道板門式起重機，方便了博格軌道板的鋪設，極大地提高了工作效率。

1 機構組成及特點

輪胎式博格軌道板門式起重機主要由金屬結構、起重小車系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、吊具系統(tǒng)、大車運行系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)等組成 (見圖1)。

博格軌道板門式起重機起重量為吊具下10 t，結構形式為U型雙梁，主梁、上橫梁、下橫梁為箱形結構，支腿采用無縫鋼管Ф402×12。在主梁一端設有垂直和水平油缸，跨度可在8.2～9.0 m范圍內調節(jié)，高度調節(jié)范圍±350 mm。取物裝置采用自行設計的專用吊具，縱向、橫向角度調整范圍為±10°，最大起升高度18 m。驅動動力采用4C200型柴油發(fā)動機，照明系統(tǒng)采用EDL1300TE型發(fā)電機，既可司機室操作，也可遙控操作。懸臂為可拆卸式，無懸臂時可在隧道內工作，有懸臂時可在高架橋上工作，可直接將博格軌道板從橋下14 m吊運到高架橋上鋪設。

2 工作原理

2.1 起升機構

起升機構驅動采用液壓絞車，為保證博格軌道板的精確定位，在其中一根下橫梁上的2個支腿下部各布置2個共4個液壓絞車，通過鋼絲繩導向滑輪組，在起重小車上形成4個吊點，4個吊點通過結構布置和鋼絲繩纏繞方法轉換為3點靜定平衡體系。專用吊具與博格板的形狀均為長方形，在起重小車和吊具一端的2個吊點采用橫向布置，即起重小車和吊具的2個滑輪組為軸線平行布置，分別用2根鋼絲繩單獨纏繞，形成2個獨立的吊點；在吊具另一端的2個吊點采用同軸縱向布置，用一根鋼絲繩通過平衡滑輪組纏繞這 2個吊點，使其 2個吊點轉換為1個吊點，由此構成4點起升3點平衡體系，各吊點的受力達到相同，見圖2。

由于起升機構4個吊點的液壓絞車旋轉速度有誤差，因此在液壓絞車上分別安裝編碼器，由可編程控制器(PLC)比較液壓絞車轉速，控制其比例流量，使4個液壓絞車達到同步轉動，實現(xiàn)起升機構的同步升降。4臺液壓絞車可單動或聯(lián)動。

2.2 運行機構

運行機構全部采用液壓驅動，由本機自帶的4C200型柴油發(fā)動機提供動力。

（1）小車運行機構由安裝在主梁一端的2臺液壓馬達驅動鏈輪牽引鏈條來實現(xiàn)，2個液壓馬達由一個帶比例控制板的比例換向閥控制，走行速度由比例換向閥控制，見圖3。

（2）大車運行機構為了適應在高速鐵路、客運專線橋梁和路基上運行的特殊要求，在 2 根下橫梁兩端 4 個支點各安裝 1 個支承輪胎，采用全驅動方式，在每個輪輞上安裝走行液壓馬達。4 個液壓馬達由1個電磁換向閥控制，大車走行速度由1臺電液比例換向閥(EL)控制的主變量泵完成，主變量泵的壓力輸出由2個壓力選擇電磁換向閥控制，達到走行同步。在下橫梁及走行輪上安裝位移傳感器，控制轉向液壓缸使走行輪轉向，偏轉角度為±20°，轉向速度由比例換向閥控制。4個走行輪既可前方2個轉向，也可4個同步轉向，見圖4。

2.3 吊具控制

吊具控制部分由4個旋鎖機構和吊具縱向位移機構組成，4個旋鎖機構由2個油缸驅動，2個油缸由1個電磁換向閥驅動，控制吊具旋鎖的開閉動作?？v向位移機構由1個電磁換向閥控制1個油缸驅動，控制吊具的縱向位移，見圖5。

3 主梁強度計算

根據(jù)《起重機設計規(guī)范》載荷組合，選擇結構最危險工況如下。

強度計算工況為第Ⅱ類載荷：自重載荷+起升動載荷+慣性載荷+工作狀態(tài)風載荷+偏斜運行側向力。

因起重機的風載荷和慣性載荷及偏斜運行側向力較小，簡化計算，只計算小車移動載荷和主梁均布引起的主梁彎矩。因小車輪距較小，小車在1根主梁上的移動載荷簡化為一個集中載荷P。根據(jù)載荷圖，主梁的危險截面在跨中和支腿根部位置。

主要技術參數(shù)為：起重量Q=100 000 N，起重小車 (含吊具)G= 48 080 N；跨度Lmax= 9 m，Lmin=8.2 m；有效懸臂l0max= 4.8 m，l0min= 4 m；懸臂總長lmax= 5.99 m，lmin=5.19 m。

3.1 主梁截面特性

主梁截面面積(參見圖6)為F =1×45+1×42+2×0.8×63=187.8 cm2。

主梁截面型心位置：Y=(45×1×64.5+42×1×0.5+2×0.8×63×32.5)/187.8= 33 cm。

主梁截面慣性矩[1]為Ix=(42×13)/12+42×1×32.52+(45×13)/12+45×1×31.52+2×(0.8×633)/12+2×0.8×63×0.52= 122 385.8 cm4。

主梁截面模量為Wx=Ix/Y=122 385.8/33 = 3 709 cm3。

3.2 主梁強度計算

小車靜輪壓P=（Q+G）/ 2 =74 040 N。

起升速度V=12.5 m/min，取ψ2=1.1，ψ2為起升載荷動載系數(shù)[2]；

圖6 主梁截面示意圖

小車滿載下降制動時的計算輪壓為：

3.2.1 小車在跨內運行時的最大彎矩

（1）小車移動載荷引起的最大彎矩。小車位于跨中滿載下降制動，跨度變?yōu)樽畲?，Lmax= 9 m，且無懸臂時為最不利工況，由小車移動載荷引起的最大彎矩[1](圖7) 為：m

（2）主梁均布載荷引起的最大彎矩。主梁均布載荷為q= 2 740 N/m，主梁均布載荷引起的最大彎矩[1]（圖8）為：m

（3）小車在跨內運行時的最大彎矩[2]為：

3.2.2 小車在懸臂端運行時的最大彎矩

（1）當跨度變?yōu)樽钚?Lmin= 8.2 m)時，有效懸臂變?yōu)樽畲?，小車滿載位于有效懸臂端下降制動時為最不利工況，由移動載荷在支腿處引起的最大彎矩[2](圖9) 為：

（2）主梁均布載荷在支腿處引起的最大彎矩[2](圖10) 為：

（3）小車在懸臂端運行時的最大彎矩為：

3.2.3 主梁強度計算

根據(jù)《起重機設計手冊》，第Ⅱ類載荷組合結構強度計算安全系數(shù)nⅡ=1.33，選用材料為Q235B時的許用應力為：

小車在跨內運行時主梁跨中的最大應力[2]為：

小車在懸臂端運行時支腿根部的最大應力為：

由以上可知，強度計算通過。

4 結束語

目前，首臺輪胎式博格軌道板門式起重機已通過國家起重運輸機械質量監(jiān)督檢驗中心的型式試驗，并獲得了生產(chǎn)許可證。2007年該產(chǎn)品成功應用于京津城際軌道交通項目部，博格軌道板可以通過門式起重機從橋兩側直接提升至橋面鋪設，也可放置在橋梁兩側，解決了博格軌道板運輸、存放、鋪設之間的矛盾，大大提高了工作效率和博格軌道板的鋪設精度，滿足了用戶要求。

[1]成大先. 機械設計手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]張質文，虞和謙，王金諾，等. 起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.