地鐵隧道用門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)

李文潔　楊杰　孫玉橋（秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司，河北秦皇島　066000）

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地鐵隧道用門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)

李文潔楊杰孫玉橋
（秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司，河北秦皇島066000）

【摘 要】介紹了一種在地鐵隧道施工中吊運(yùn)渣土的門式起重機(jī)，本文對(duì)門式起重機(jī)的各部件結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等進(jìn)行了詳細(xì)描述。在地鐵隧道的施工中，由于空間結(jié)構(gòu)的限制，挖掘后的渣土不能長時(shí)間存放在隧道內(nèi)，需要使用起重機(jī)將渣土從地下吊運(yùn)到地面上處理。要求有較高的工作循環(huán)制，以實(shí)現(xiàn)較高的工作效率，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)翻渣功能，以保證工作效率。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道施工門式起重機(jī)門吊

1　結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

如圖1所示，本門式起重機(jī)主要由：①金屬結(jié)構(gòu)；②電氣系統(tǒng)；③平臺(tái)；④小車；⑤大車行走等部分組成。

圖1　門式起重機(jī)示意圖

2　金屬結(jié)構(gòu)

金屬結(jié)構(gòu)由主梁、懸臂梁、支腿組成。主梁和懸臂梁是起重小車的直接承力部位，為箱形結(jié)構(gòu)，起重小車在兩根主梁上所鋪的軌道上運(yùn)行。支腿與主梁設(shè)置了多個(gè)接口，可以適應(yīng)多種軌道跨度。

3　小車

小車主要由起升、吊具、翻渣和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。其主要特點(diǎn)是：對(duì)常規(guī)門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，專門增加了針對(duì)地鐵施工而設(shè)計(jì)的翻渣機(jī)構(gòu)，用以提高工程的施工效率，同時(shí)減少了由于多人員參與帶來的安全隱患問題。

3.1起升機(jī)構(gòu)

起升機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、浮動(dòng)軸及卷筒組成。電動(dòng)機(jī)全部采用國內(nèi)較成熟的變頻制動(dòng)電機(jī)，可以消除由于起升速度快而帶來的較大的沖擊力。電動(dòng)機(jī)通過浮動(dòng)軸和鼓型齒式聯(lián)軸器與減速器連接，減速器低速端帶動(dòng)纏繞有鋼絲繩的卷筒。通過控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)吊具的起升和下降。在卷筒端部安裝有螺旋高度限位器和超載保護(hù)限制器，在減速器高速軸端兩側(cè)各安裝一套液壓塊式制動(dòng)器，以上安全裝置可以保證設(shè)備故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和制止，避免造成不必要的損失。

3.2吊具

吊具結(jié)構(gòu)主要由動(dòng)滑輪組、平衡梁、叉形件及吊帶組成。主要用于提升并運(yùn)輸裝滿渣土的渣斗。

為防止渣斗在起升過程中旋轉(zhuǎn)，在吊具上設(shè)置兩套動(dòng)滑輪組，根據(jù)渣斗的實(shí)際大小來設(shè)置吊具平衡梁的長度和截面尺寸，滿足強(qiáng)度要求。吊帶形式根據(jù)渣斗吊裝凸頭尺寸確定。吊帶與平衡梁采用上下軸孔垂直布置的叉形件連接，即可以保證了渣斗與吊具易于拆分，又能保證渣斗的左右擺動(dòng)，防止渣土吊運(yùn)過程中傾翻。

3.3翻渣機(jī)構(gòu)

如圖2所示，翻渣機(jī)構(gòu)主要由1吊具結(jié)構(gòu)、2伸縮油缸、3翻渣掛鉤以及4渣斗兩部分組成。翻渣機(jī)構(gòu)利用四連桿工作原理輔助主起升機(jī)構(gòu)吊具及渣斗完成翻渣工作。主要工作原理為：

圖2　翻渣機(jī)構(gòu)

（1）將渣斗上設(shè)計(jì)好的吊裝凸頭安裝到吊具吊帶上，吊帶上的接口設(shè)計(jì)為上大下小的安裝形式，這樣既能保證渣斗使用過程中始終固定在吊具上，又能夠?qū)崿F(xiàn)翻轉(zhuǎn)作業(yè)；（2）將渣斗提升，使渣斗底部超過掛鉤中心，這個(gè)過程油缸處于全部伸出狀態(tài)；（3）將油缸收回，達(dá)到掛鉤前移至渣斗下掛點(diǎn)下部狀態(tài)，此時(shí)下降渣斗，使渣斗的翻轉(zhuǎn)凸頭準(zhǔn)確的落到翻渣掛鉤上；（4）吊具帶動(dòng)渣斗的吊裝凸頭繼續(xù)下落，使渣斗以翻轉(zhuǎn)凸頭為圓心繼續(xù)傾翻，實(shí)現(xiàn)渣斗內(nèi)渣土傾倒；（5）將渣土傾倒到指定位置后，起升吊具，使渣斗的翻轉(zhuǎn)凸頭脫離翻渣掛鉤，此時(shí)將伸縮油缸全部伸出，使翻渣掛鉤離開渣斗底部；（6）下降渣斗到地下裝渣土位置，準(zhǔn)備下一個(gè)工作循環(huán)。

4　大車行走

大車行走主要由均衡梁、三合一減速機(jī)及輪組組成。大車行走采用分別驅(qū)動(dòng)的形式，采用8輪行走，包括4組主動(dòng)輪和4組從動(dòng)輪。由三合一減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)起重機(jī)運(yùn)行作業(yè)，在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)安裝手動(dòng)夾軌器和緩沖器。

行走機(jī)構(gòu)采用三合一式變頻制動(dòng)減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直接將車輪組上的輪軸插入到減速電機(jī)的空心軸中即可，與分體式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小重量輕，噪音小效率高，安裝簡(jiǎn)單行走平穩(wěn)，與車輪組連接簡(jiǎn)單便于拆修。

5　結(jié)語

采用先進(jìn)的控制技術(shù)及設(shè)計(jì)方法，針對(duì)特殊工程的設(shè)計(jì)，使得起重機(jī)具有成本低、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，本文所述的門式起重機(jī)完全滿足地鐵隧道施工的需要。

參考文獻(xiàn)：

［1］張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國鐵道出版社，1998.

［2］GB/T3811—2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范.

作者簡(jiǎn)介：李文潔（1984—），女，漢族，河北秦皇島人，?？茖W(xué)歷，機(jī)械工程師，研究方向：起重機(jī)械。