苑喜斌

摘 要：本文介紹了一種應(yīng)用于地鐵隧道工況下鋪設(shè)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(huán)境、技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)組成、有益效果等進(jìn)行了詳細(xì)描述。此種鋪板門式起重機，具有自變形可調(diào)功能，能夠在地鐵隧道內(nèi)對軌道板進(jìn)行精調(diào)鋪裝工作。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；鋪板；門式起重機

中圖分類號：U215 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)速度不斷加快，城市軌道交通成為城鄉(xiāng)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(shè)中。且其施工在安全、質(zhì)量、文明、環(huán)境等方面不斷提高、創(chuàng)新。為了適應(yīng)地鐵快速發(fā)展，針對地鐵隧道尺寸的限定以及要求，特別設(shè)計了一種自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機專用鋪軌設(shè)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(shè)備，該門式起重機是“機-電-液”一體的起重機械，采用工業(yè)級微機來控制驅(qū)動、轉(zhuǎn)向及各種預(yù)定動作，整機運行靈活，適應(yīng)多種工況。

1 使用環(huán)境

1.1 工作環(huán)境

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

1.2 工作場地

平地或隧道內(nèi)，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(shù)參數(shù)

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(zhuǎn)向角度：±15°；車輪組擺動角度：0-45°；最小轉(zhuǎn)彎半徑：11m。

3 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、起重裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、行走系統(tǒng)及附件組成。

3.1 金屬結(jié)構(gòu)

金屬結(jié)構(gòu)主體采用高強度鋼板焊接而成，為箱型結(jié)構(gòu)，充分保證了結(jié)構(gòu)的強度和剛度。金屬結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上方為一個矩形框架，框架中間部分設(shè)置加強板，用以增加框架的結(jié)構(gòu)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(nèi)套和油缸組成。支腿通過螺栓與伸縮內(nèi)套端部相連，支腿亦設(shè)計為伸縮結(jié)構(gòu)，通過油缸調(diào)節(jié)高度，并設(shè)置鎖緊機構(gòu)。通過橫向伸縮裝置，整機可實現(xiàn)跨度調(diào)節(jié)，通過支腿伸縮裝置，整機可實現(xiàn)作業(yè)高度調(diào)節(jié)。

金屬結(jié)構(gòu)前后的懸臂梁，用以安裝電纜卷筒、泵站、電控箱等其它設(shè)施。金屬結(jié)構(gòu)前后下方設(shè)置兩組由油缸驅(qū)動可90°旋轉(zhuǎn)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(gòu)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(shè)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(shè)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(xiàn)被提升的軌道板“四點起吊，三點平衡”的目標(biāo)，保證軌道板受力均勻。見圖2。

四點起吊方式優(yōu)點在于：（1）可在施工時調(diào)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(wěn)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(tài)好）；

本吊機設(shè)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(xiàn)縱移方向微調(diào)，且設(shè)置擺動微調(diào)螺桿裝置，可保證軌道板實現(xiàn)水平擺動微量調(diào)節(jié)。見圖3。

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

3.3 行走與轉(zhuǎn)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(xiàn)一定0-45度內(nèi)的轉(zhuǎn)動，從而控制懸掛的傾角，實現(xiàn)沿隧道管片行走。整機設(shè)置4個轉(zhuǎn)向油缸，轉(zhuǎn)向油缸控制懸掛的轉(zhuǎn)向角度，可實現(xiàn)多種行走模式。

3.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)包括液壓泵站、液壓油缸、液壓馬達(dá)等。此自變形輪胎式軌道鋪板門式起重機行走驅(qū)動系統(tǒng)為開式靜液壓系統(tǒng)，電液控制。工作液壓系統(tǒng)為開式液壓系統(tǒng)，工作液壓系統(tǒng)包括液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、吊具橫移系統(tǒng)、輪組擺動系統(tǒng)和液壓支腿系統(tǒng)等。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為電液比例閉環(huán)控制，精確控制各輪組的轉(zhuǎn)角。隧道壁行走轉(zhuǎn)彎時采用手動控制差速，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

3.5 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)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(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)輸入和輸出信號的處理，依據(jù)操作輸入信號以及現(xiàn)場傳感器反饋的信號，經(jīng)過控制器核心CPU的運算處理，從而給定執(zhí)行機構(gòu)控制閥信號，達(dá)到整機各功能協(xié)調(diào)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(fā)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(xiàn)場傳感器反饋的信號，可主動處理執(zhí)行機構(gòu)的最終執(zhí)行命令，有效保障運輸車安全運行。

另外，控制器內(nèi)部設(shè)置驅(qū)動行走控制模塊和轉(zhuǎn)向控制模塊等功能模塊。驅(qū)動行走控制模塊綜合處理行走開式泵、行走馬達(dá)、壓力傳感器和速度傳感器等信號，從而達(dá)到對整機行走功能的精細(xì)化控制，使起重機平穩(wěn)起步、行走和停車。轉(zhuǎn)向控制模塊主要根據(jù)遙控器的操作指令和現(xiàn)場角度傳感器反饋的信號，控制軟件按照預(yù)先設(shè)定的算法，計算各個轉(zhuǎn)向機構(gòu)的理論角度，最終協(xié)調(diào)控制各個轉(zhuǎn)向執(zhí)行閥的控制信號，使起重機能夠流暢同步轉(zhuǎn)向，有效控制由于轉(zhuǎn)向不同步造成的輪胎磨損或者機械結(jié)構(gòu)的損壞。

電氣控制系統(tǒng)通過分析現(xiàn)場反饋過來的傳感器信號，可主動干預(yù)執(zhí)行機構(gòu)的動作，也可提前預(yù)判可能發(fā)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(jiān)控系統(tǒng)，可實時了解設(shè)備工作部件情況。

4 結(jié)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(shè)備，采用輪胎走行，全面去除施工時鋪軌要求，大量節(jié)約勞動力，避免對成型隧道進(jìn)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(tǒng)，能夠使整個設(shè)備在隧道壁上運行，避免設(shè)備施工受混凝土澆筑后短時間內(nèi)不能受力影響，提高工作效率；（3）專業(yè)的鋪板吊具設(shè)計，提高軌道板對位精度，使用簡單方便；（4）采用國外進(jìn)口馬達(dá)，安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾.起重機設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

[2] 中國機械工業(yè)聯(lián)合會.GB/T3811—2008起重機設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范：GB/T 50017-2003[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[4] 王金諾，于蘭峰.起重運輸金屬結(jié)構(gòu)[M].北京：中國鐵道出版社，2002.

[5] 李運華.機電控制[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[6] 芮延年.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京機械工業(yè)出版社，2004.

[7] 章宏甲等.液壓與氣壓傳動[M].機械工業(yè)出版社，2000.