一种自变形轮胎式轨道铺板门式起重机的研究

一种自变形轮胎式轨道铺板门式起重机的研究

作者：苑喜斌

来源：《中国科技纵横》2019年第05期

摘要：本文介绍了一种应用于地铁隧道工况下铺设轨道板的门式起重机，特别是对一种在地铁隧道中可自变形的轮胎式轨道铺板门式起重机的使用环境、技术参数、结构组成、有益效果等进行了详细描述。此种铺板门式起重机，具有自变形可调功能，能够在地铁隧道内对轨道板进行精调铺装工作。

关键词：地铁隧道；铺板；门式起重机

中图分类号：U215 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0072-02

0 引言

近年来，城市轨道交通建设速度不断加快，城市轨道交通成为城乡居民主要的交通工具。地铁作为城市轨道交通工具的一种，也在不断的高速建设中。且其施工在安全、质量、文明、环境等方面不断提高、创新。为了适应地铁快速发展，针对地铁隧道尺寸的限定以及要求，特别设计了一种自变形轮胎式轨道铺板门式起重机专用铺轨设备。

本文所介绍的一种自变形轮胎式轨道铺板门式起重机是地铁铺轨专用设备，该门式起重机是“机-电-液”一体的起重机械，采用工业级微机来控制驱动、转向及各种预定动作，整机运行灵活，适应多种工况。

1 使用环境

1.1 工作环境

温度：-10℃-45℃；湿度：存放场地：≯90%（不结露）；使用场地：≯80%（不结露）。

1.2 工作场地

平地或隧道内，轮胎着力点为地面或隧道管片。

1.3 动力来源

外接电源：三相五线制380V，50Hz。

2 技术参数

额定起重量：16t；起升高度：3.0m；起升速度：0-3m/min；变形宽度：1620mm；变形高度：1250mm；水平移动范围： ±200mm；整机升降速度：5m/min；重载行走速度：0-

40m/min；轮胎转向角度：±15°；车轮组摆动角度：0-45°；最小转弯半径：11m。

3 结构组成

此种自变形轮胎式轨道铺板门式起重机由六个部分组成，即金属结构、起重装置、液压系统、电气系统、行走系统及附件组成。

3.1 金属结构

金属结构主体采用高强度钢板焊接而成，为箱型结构，充分保证了结构的强度和刚度。金属结构各部分均采用高强度螺栓连接，分解后的单元外形尺寸满足公路、铁路运输要求。

金属结构上方为一个矩形框架，框架中间部分设置加强板，用以增加框架的结构强度，框架前后各有两个错位相连的伸缩外套，用以安装横向伸缩装置，横向伸缩装置主要由伸缩内套和油缸组成。支腿通过螺栓与伸缩内套端部相连，支腿亦设计为伸缩结构，通过油缸调节高度，并设置锁紧机构。通过横向伸缩装置，整机可实现跨度调节，通过支腿伸缩装置，整机可实现作业高度调节。

金属结构前后的悬臂梁，用以安装电缆卷筒、泵站、电控箱等其它设施。金属结构前后下方设置两组由油缸驱动可90°旋转的临时支撑架，临时支撑架可将整机撑起，辅助整机完成各种变形动作。

3.2 起重装置

起升装置是由四台电动卷扬机构成。卷扬机为三合一变频制动电机。为了防止过卷绕和欠卷绕，在卷筒轴端安装有高度限位器。同时设计为八绳防摇装置，防止了吊装轨道板时剧烈摆动。见图1。

由于采用四台卷扬机，其同步性非常重要。采用的设计方案是：其中两台卷扬机采用一点起吊方式绕向，另两台卷扬机采用两点起吊缠绕方式，实现被提升的轨道板“四点起吊，三点平衡”的目标，保证轨道板受力均匀。见图2。

四点起吊方式优点在于：（1）可在施工时调整轨道板的空间位置（施工精度高）；（2）确保轨道板与底座平行落下（稳定性好）；（3）同时可以保证轨道板在空中三点平衡（轨道板受力状态好）；

本吊机设计了专用吊具，它由吊梁和支撑梁两层组成。且吊梁可在支撑梁上通过电力推杆实现纵移方向微调，且设置摆动微调螺杆装置，可保證轨道板实现水平摆动微量调节。见图3。

此专用吊具优点在于：（1）施工人员可近距离微调轨道板位置，防止远端大摆动调节造成的惯性冲击；（2）采用电动推杆，实现纵移微调，运转灵活，操作简便；（3）采用摆动螺杆微调装置，保证曲线区轨道板精确对位；（4）采用液压油缸，实现横向微调功能；（5）采用“四点起吊三点平衡”原理，作业平稳。综上所述：此专用吊具可实现六个自由度的微量调节和水平摆动角度调节，保证轨道板精确对位。

3.3 行走与转向装置

此吊机共有四组行走装置，每组行走装置包含两个悬挂和两个车轮，轮胎选用实心压配式，防止爆胎，保障安全性。行走装置与支腿铰接，通过液压缸可实现一定0-45度内的转动，从而控制悬挂的倾角，实现沿隧道管片行走。整机设置4个转向油缸，转向油缸控制悬挂的转向角度，可实现多种行走模式。

3.4 液压系统

液压系统包括液压泵站、液压油缸、液压马达等。此自变形轮胎式轨道铺板门式起重机行走驱动系统为开式静液压系统，电液控制。工作液压系统为开式液压系统，工作液压系统包括液压转向系统、吊具横移系统、轮组摆动系统和液压支腿系统等。液压转向系统为电液比例闭环控制，精确控制各轮组的转角。隧道壁行走转弯时采用手动控制差速，结构简单，操作方便。

3.5 电气系统

电气系统由控制器、各种传感器和控制继电器等部件组成。车载控制器负责电气系统输入和输出信号的处理，依据操作输入信号以及现场传感器反馈的信号，经过控制器核心CPU的运算处理，从而给定执行机构控制阀信号，达到整机各功能协调运行的目的。

自变形轮胎式轨道铺板门式起重机的所有基本操作指令均来自于操作者本身，操作者是指令发送的唯一主体，通过触摸屏完成各个指令的操作。同时，控制器通过分析处理现场传感器反馈的信号，可主动处理执行机构的最终执行命令，有效保障运输车安全运行。

另外，控制器内部设置驱动行走控制模块和转向控制模块等功能模块。驱动行走控制模块综合处理行走开式泵、行走马达、压力传感器和速度传感器等信号，从而达到对整机行走功能的精细化控制，使起重机平稳起步、行走和停车。转向控制模块主要根据遥控器的操作指令和现场角度传感器反馈的信号，控制软件按照预先设定的算法，计算各个转向机构的理论角度，最终协调控制各个转向执行阀的控制信号，使起重机能够流畅同步转向，有效控制由于转向不同步造成的轮胎磨损或者机械结构的损坏。

电气控制系统通过分析现场反馈过来的传感器信号，可主动干预执行机构的动作，也可提前预判可能发生的不安全因素，从而保证此自变形轮胎式轨道铺板门式起重机的安全运行。

另外，配置视频监控系统，可实时了解设备工作部件情况。

4 结语

本文所介绍的一种自变形轮胎式门式起重机有以下有益效果：（1）此自变形轮胎式轨道铺板门式起重机作为一种地铁隧道施工设备，采用轮胎走行，全面去除施工时铺轨要求，大量节约劳动力，避免对成型隧道进行二次破坏隧道面；（2）自变形轮胎式轨道铺板门式起重机大车走行系统，能够使整个设备在隧道壁上运行，避免设备施工受混凝土浇筑后短时间内不能受力影响，提高工作效率；（3）专业的铺板吊具设计，提高轨道板对位精度，使用简单方便；（4）采用国外进口马达，安全可靠。

参考文献

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