高速鐵路大跨度簡支梁MDEl1000型輪胎式搬運機的研制

摘 要：MDEL1000輪胎式門型單主梁搬運機是為適應(yīng)40m跨1000t預(yù)制箱梁的架設(shè)而專門配套設(shè)計的新型大型移動式提梁設(shè)備。該型號搬運機能夠適應(yīng)目前所有型號規(guī)格箱梁的提梁要求，達到一機多用的特點，只需要一臺設(shè)備就可以提梁40m～20m標準、非標準雙線整孔預(yù)應(yīng)力箱型混凝土梁片的運輸與架設(shè)，同時還能滿足預(yù)制梁廠內(nèi)鋼筋骨架和整體內(nèi)模的吊裝作業(yè)，完成運梁車的整體安裝及吊裝作業(yè)。本文介紹了MDEl1000型輪胎式搬運機的研制情況，重點介紹了該機的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)組成及主要作業(yè)功能。

關(guān)鍵詞：輪胎走行；搬運機；單主梁結(jié)構(gòu)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.001

0 引言

十余年來，隨著我國高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，聞名世界的我國高鐵橋梁施工成套裝備“運架提”中的大噸位輪軌式和輪胎式提梁機的設(shè)計研發(fā)實力已越發(fā)成熟，業(yè)已投入使用的我國本土設(shè)計制造全部是32m跨900噸級輪胎式搬運機。目前由于高速鐵路線路規(guī)劃的新要求，以及對建設(shè)成本的嚴苛要求，40m跨簡支梁的概念逐漸被提出來，所以對提梁和吊裝40m簡支梁的提梁設(shè)備的研發(fā)就顯得十分有必要。

為適應(yīng)高速鐵路線路規(guī)劃的新要求下，高速鐵路大跨度簡支梁的跨度以及梁重量增加對設(shè)備性能提高的要求，中鐵工程機械研究設(shè)計院開發(fā)了MDEl1000型輪胎式搬運機，該設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用了最新電氣控制及液壓技術(shù)，運行更為可靠、安全。

1 MDEL1000型輪胎式搬運機的主要技術(shù)指標

主要技術(shù)指標如下：

（1）額定起重能力（t）：1000；

（2）整機工作級別：A3；

（3）跨度（m）/凈跨（m）： 47.64/42.76；

（4）起升高度（m）：13；

（5）走行速度（m/min）：空載：0～10 重載：0～5

（6）起升速度（m/min）：空載：0～1 重載：0～0.5

（7）適應(yīng)最大坡度：20‰

（8）整機走行速度（m/min）： 0-17（重載） 0-35（空載）

（9）起升速度（m/min）： 0-1（重載） 0-2（空載）

（10）吊梁小車移動距離（m）：縱向： 15

（11）整機縱/橫向運行轉(zhuǎn)向角度：±10?

（12）原地轉(zhuǎn)向角度： 90 ?

（13）運行方式： 直行、斜行、橫行

（14） 發(fā)動機功率/轉(zhuǎn)速/臺數(shù)： 273Kw/1400r.p.m/2臺

（15）輪胎和支撐油缸接地比壓： ≤7巴

（16） 軸距（m）：3.1/2.25

（17）輪胎規(guī)格、數(shù)量： 29.5R25/64個

（18）輪軸數(shù)量： 32

（19）驅(qū)動軸/從動軸： 8/24

（20）驅(qū)動輪/從動輪： 8/24

（21）整機重量（t）： 930

2 MDEL100型輪胎式搬運機的總體組成

MDEL1000型輪胎式搬運機為我機械院設(shè)計的跨度為47.64m簡支梁提梁機，采用門型支腿型式，并全新設(shè)計以滿足提梁40m箱梁的工況要求。MDEL1000單主梁門式輪胎搬運機額定起重量為1000噸，采用雙主梁結(jié)構(gòu)，支腿采用門式支腿，采用三點起吊四點均衡的吊梁方式。主要結(jié)構(gòu)由主梁、吊梁小車、門式支腿、車架及支撐結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)、走臺欄桿、液壓、電氣系統(tǒng)、司機室以及走行輪組組成。

3 主要結(jié)構(gòu)介紹

3.1 主梁

主梁是提梁機的主要承載梁，要求具有足夠的強度和剛度。采用單主梁箱型結(jié)構(gòu)，選用低合金結(jié)構(gòu)鋼（Q345C），為了方便運輸，分成五段，每個節(jié)段均為雙層疊合式箱形結(jié)構(gòu)，截面高4.45米，寬2.2米，節(jié)段之間采用高強螺栓連接，與支腿采用法蘭連接。箱梁設(shè)有加勁和隔板，并在箱梁內(nèi)部有加強結(jié)構(gòu)。

單件箱梁不超過12米長，符合公路運輸要求，在安裝現(xiàn)場可以由普通的吊裝設(shè)備進行組裝和解體。

3.2 車架及支撐機構(gòu)

車架是走行輪組的承力部件，采用單根箱形梁結(jié)構(gòu)，左右腹板外側(cè)焊接4組牛腿與輪組相連。車架頂面安裝支腿，下面安裝支撐機構(gòu)，鋼材用Q345C結(jié)構(gòu)鋼。本提梁機共有4個車架，每個車架連接有8個走行輪組和3個支撐機構(gòu)。

3.3 吊梁小車

吊梁小車由液壓卷揚機、中間滑輪座、走行槽、大車總成、橫移小車、均衡滑輪系統(tǒng)、固定繩具、動滑輪組、吊具總成、鋼絲繩以及走臺欄桿等組成。

該搬運機共設(shè)有四臺液壓卷揚機，分別布置在主梁的兩端，通過鋼絲繩和吊梁小車的定、動滑輪相連，完成吊梁工作。由于卷筒與中間滑輪距離遠，可以保證出繩角度小于2°，鋼絲繩在卷筒上多層纏繞時不會亂繩。卷揚機軸端裝有可計數(shù)編碼器，可隨時檢測各卷筒的運行狀態(tài)，及時反饋調(diào)整卷揚速度，保持各吊點同步；并可測量出鋼絲繩提升高度，當?shù)竭_極限位置時可起到限位作用。

該搬運機由4個動滑輪組提升混凝土預(yù)制梁，采用一長二短三根鋼絲繩及不同的纏繞方式，其中兩個動滑輪組采用一根鋼絲繩纏繞，另外兩個動滑輪組采用兩根單獨的鋼絲繩纏繞，實現(xiàn)了四點起升、三點平衡受力，可以保證箱梁載荷的均衡分布，確?；炷料淞涸诘跹b、運輸過程中保持三點平衡受力，防止混凝土箱梁的因受力不平衡而扭曲破壞。

3.4 走行輪組

走行輪組分為主動輪組及轉(zhuǎn)向機構(gòu)和從動輪組及轉(zhuǎn)向機構(gòu)。走行輪組共有32個，其中8個主動輪組，16個主動輪；24個從動輪組，48個從動輪。采用29.5R25型子午線輪胎。

主動輪組及轉(zhuǎn)向機構(gòu)主要由主動輪組（包括支撐臂、擺臂、均衡油缸、馬達-減速機組件、輪胎-輪輞組件）和轉(zhuǎn)向機構(gòu)（包括轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)支承、傳感器組件、轉(zhuǎn)向油缸、油缸座）組成。

從動輪組及轉(zhuǎn)向機構(gòu)和主動輪組及轉(zhuǎn)向機構(gòu)在結(jié)構(gòu)上基本相同，不同之處是主動輪組不僅需要承載，而且還要提供提梁機行走的動力源；從動輪組僅僅是一個單獨的承載部件。

從動輪組及轉(zhuǎn)向機構(gòu)主要由從動輪組（包括支撐臂、車橋、均衡油缸、馬達-減速機組件、輪胎-輪輞組件）和轉(zhuǎn)向機構(gòu)（包括轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)支承、傳感器組件、轉(zhuǎn)向油缸、油缸座）組成。

每個輪組配有一個均衡油缸，均衡自動調(diào)節(jié)高度為±150mm。當提梁機在坡道上行走或通過凸凹不平的路面時，通過均衡油缸的自由收縮或外伸達到自動調(diào)節(jié)與其它輪胎承載平衡的目的。通過把均衡油缸按組并聯(lián)，實現(xiàn)既能滿足整機的四點支撐，以保證整個設(shè)備保持均衡；又能實現(xiàn)自動調(diào)整載荷，使輪胎承載力均勻分配。

本搬運機采用電控獨立轉(zhuǎn)向方式?？蓪崿F(xiàn)原地90度轉(zhuǎn)向、縱向走行和橫向走行過程中的±10度轉(zhuǎn)向——斜行。轉(zhuǎn)向機構(gòu)由轉(zhuǎn)向油缸、轉(zhuǎn)臂、油缸座等組成，轉(zhuǎn)向油缸的缸體通過銷軸與油缸座鉸接，活塞桿端與轉(zhuǎn)臂鉸接，通過轉(zhuǎn)向油缸的伸縮來實現(xiàn)輪組的轉(zhuǎn)向。每個輪組上都安裝有轉(zhuǎn)向油缸和角度傳感器測量實際的轉(zhuǎn)向角度并顯示在駕駛室的主顯示器上，使得司機能實時知曉輪組的轉(zhuǎn)向情況。同時，控制系統(tǒng)按照各轉(zhuǎn)向輪組的轉(zhuǎn)角關(guān)系，推算出各對應(yīng)轉(zhuǎn)向油缸的伸縮位移量，通過PLC控制多路比例閥開口量以控制各轉(zhuǎn)向油缸伸縮位移和速度，再由轉(zhuǎn)角傳感器反饋輪組的轉(zhuǎn)角，以便控制系統(tǒng)進行實時修正，實現(xiàn)各輪組協(xié)調(diào)精確的轉(zhuǎn)向。

3.5 電氣系統(tǒng)

1000t/40m輪胎式搬運機的電氣系統(tǒng)由司機室主操作單元、前側(cè)電氣柜、后側(cè)電氣柜、支腿分線盒、安全監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成。

司機室作為主操作單元，由司機室電氣柜、聯(lián)動臺、操作屏、視頻監(jiān)控器、起重量限制器等組成。司機室電氣柜、前側(cè)電氣柜和支腿分線盒之間通過CAN總線連接，完成數(shù)據(jù)的通訊。

關(guān)鍵部位傳感器都采用CANOPEN總線接口，而液壓比例控制閥采用PWM接口。

系統(tǒng)框圖見下圖：

4 結(jié)語

MDEl1000型輪胎式搬運機滿足了新型高鐵鐵路施工的要求，提高了我國橋梁搬運設(shè)備的研發(fā)能力，部分研究成果，可直接用于其它國內(nèi)鐵路施工設(shè)備的研制，對提升國內(nèi)鐵路施工機械研發(fā)水平有著重要意義。

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作者簡介：徐國學（1974-），男，湖北武漢人，碩士研究生，工程師，研究方向：工程機械。