900t輪胎式提梁機設(shè)備制造的結(jié)構(gòu)分析

1、<p>　　900t輪胎式提梁機設(shè)備制造的結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　摘要：900t輪胎式提梁機是為高速鐵路施工而開發(fā)的新機型。其主要功能是在預制梁場內(nèi)對混凝土箱梁進行起吊、搬運和配合運梁車進行裝車；其具有性能穩(wěn)定、高效、功能集成化高的特點。主要介紹900t輪胎式提梁機吊桿在吊運過程中的主要受力情況以及結(jié)構(gòu)強度分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:900t輪胎式提梁機；吊桿；行

2、走系統(tǒng) </p><p>　　中圖分類號：U463.3文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　近年來我國正在進行多條時速350km／h、250km／h客運專線鐵路的建設(shè)，其中橋梁是客運專線土建工程重要組成部分，具有比例大、高架橋、長橋多的特點。橋梁的主要功能是為列車高速運行提供具有平順性、穩(wěn)定

3、的橋上線路，并盡量減少其養(yǎng)護維修工作量，以確保行車安全和乘坐舒適。鐵路客運專線預制場內(nèi)32、24、20m整孔雙線后張法預應力混凝土簡支箱梁(以下簡稱箱梁)，根據(jù)箱梁本身特點，為了節(jié)約生產(chǎn)成本現(xiàn)在箱梁生產(chǎn)全部采用現(xiàn)場預制生產(chǎn)，現(xiàn)場架設(shè)箱梁。由于箱梁體積大，重量大，生產(chǎn)好的箱梁 </p><p>　　需要專用的移梁設(shè)備進行遷移。900t輪胎式提梁機(以下簡稱提梁機)是為客運專線箱梁施工而開發(fā)的一種新型移梁、架梁專用設(shè)

4、備，其最大起吊、搬運能力為900t。箱梁的起吊、搬運是由吊桿的一端固定在箱梁的吊孔上，另一端固定在捉梁機的專用吊具上，吊具通過鋼絲繩經(jīng)過卷揚機的卷揚，箱梁被提升起來，在箱梁的起吊、搬運過程中穩(wěn)定性能的要求直接取決于吊桿結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。對于吊桿結(jié)構(gòu)的受力分析，傳統(tǒng)分析方法只是采用靜態(tài)分析方法，加上一個安全系數(shù)進行安全計算。吊桿在實際應用中，采用吊運100孔箱梁對吊桿進行探傷檢驗，檢驗合格繼續(xù)使用，不合格進行調(diào)整。采用有限元分析方法可以很好的模

5、擬實況進行校核計算，并把這個方法應用到工程中，可以減少吊桿的探傷次數(shù)，節(jié)約成本。 </p><p>　　1．900t輪胎式提梁機 </p><p>　　1.1900t輪胎式提梁機是一種專門用于鐵路客運專線預制梁廠梁體的調(diào)運、移位、存放的設(shè)備，采用輪胎走行方式，機動靈活。輪胎式提梁機的起重噸位大、移動速度低、轉(zhuǎn)場靈活且工作頻繁，主要由動力系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液控系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、機架系統(tǒng)

6、、駕駛室及安全防護系統(tǒng)等組成。機架系統(tǒng)主要由主梁、橫梁及支腿構(gòu)成。整機采用機電液一體化微電控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)同步行走、同步卷揚及應急制動等功能。機架系統(tǒng)形成提梁機的主體框架多采用門式結(jié)構(gòu)，梁斷面采用箱形梁結(jié)構(gòu)，具有較高的強度。 </p><p>　　1.2 900t提梁機為全液壓控制，它的液壓控制系統(tǒng)包括驅(qū)動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、支腿系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、天車系統(tǒng)和卷揚系統(tǒng)。提梁機的液壓系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)是閉式回路系統(tǒng)，其他的為

7、開式回路系統(tǒng)，采用恒功率負荷傳感+電液比例控制。在開式回路中，提梁機的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用比例多路閥控制，可以實現(xiàn)高精度的同步轉(zhuǎn)向；懸掛的液壓系統(tǒng)不但采用比例控制技術(shù)，并且使用了單向節(jié)流閥和防爆閥的控制結(jié)構(gòu)，從而保護液壓系能夠安全可靠的工作。液壓卷揚系統(tǒng)是采用比例技術(shù)、PLC和PID的綜合控制，使液壓馬達能夠同步工作；提梁機并設(shè)計了3種卷揚制動保護，以保障卷揚系統(tǒng)能正常工作。提梁機的整機重量過大將導致輪胎承受力較大，輪胎磨損嚴重，對行駛路面的要

8、求也較高。因此，提梁機的整機重量是評價提梁機的重要指標。 </p><p>　　2．提梁機吊桿的分析 </p><p>　　2.1提梁機吊桿的工作原理 </p><p>　　箱梁在生產(chǎn)臺座上經(jīng)過澆筑、養(yǎng)護、拆模、初張拉后即可吊出生產(chǎn)臺座。在每一孔箱梁兩端，都有4個吊裝孔，在吊運過程中，把8根吊桿插進吊裝孔內(nèi)(如圖1所示)，調(diào)整同一高度，進行試吊裝，檢驗箱梁吊裝是否在

9、同一水平面上，發(fā)現(xiàn)不合格，立刻把箱梁放在臺座，對吊桿調(diào)節(jié)螺母進行調(diào)整，經(jīng)檢查多合格后才能吊運。 </p><p><b>　　圖1箱梁吊點圖 </b></p><p>　　2.2提梁機吊桿的結(jié)構(gòu) </p><p>　　箱梁在橫移時，只有箱梁兩端吊桿負重。其吊桿強度和剛度是否滿足要求是影響提梁機運用性能的重要因素，因此也是評價所設(shè)計的吊桿是否合格

10、的關(guān)鍵參數(shù)。提梁機吊桿在使用過程中，主要承受的載荷有：垂向載荷、縱向載荷、橫向載荷，其中垂向載荷由兩端8根吊桿共同承擔，橫向載荷、縱向載荷在不利工況下由8根吊桿的剪切變形來承擔。 </p><p>　　3．行走系統(tǒng)的構(gòu)成 </p><p>　　提梁機行走系統(tǒng)由行走框架、懸掛、驅(qū)動橋、從動橋、懸掛液壓缸、支腿液壓缸和輪胎等組成。行走框架是行走系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，懸掛及支腿液壓缸通過螺栓與其剛性聯(lián)

11、接，懸掛能在一定角度內(nèi)水平回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)提梁機轉(zhuǎn)向功能，支腿液壓缸用于轉(zhuǎn)向時支起提梁機減少轉(zhuǎn)向阻力。驅(qū)動橋?qū)崿F(xiàn)行走驅(qū)動，驅(qū)動橋與從動橋上裝配全鋼子午胎，驅(qū)動橋與從動橋通過銷軸裝于懸掛上，可在一定范圍內(nèi)上下擺動。懸掛液壓缸通過銷軸與懸掛相連，活塞與驅(qū)動橋和從動橋通過銷軸聯(lián)接，懸掛液壓缸作用相當于單作用缸，起到行走時減少路面沖擊的作用。 </p><p><b>　　3.1垂向載荷 </b><

12、;/p><p>　　垂向載荷為一個吊桿所承受的貨物質(zhì)量，大小為F=9.8Q/8式中，Q為箱梁質(zhì)量。橫移箱梁過程中，吊桿不但承受貨物的垂向靜載荷，而且承受垂向動載荷的用。垂向動載荷是由于路面不平、8根吊桿安裝的不同位以及輪組安裝等因素，引起箱梁振動而產(chǎn)生的，其計算公式如下 Q=qQ／8 </p><p>　　式中，q為每噸貨物的垂直慣性力，q=4．54kN／t </p><p

13、><b>　　3.2縱向載荷 </b></p><p>　　吊桿在運行過程中制動及啟動過程的沖擊，均會引起貨物的縱向慣性力大小為T=tQ／8式中，t為每噸貨物的縱向慣性力；移梁過程中采用柔性支撐進行固定t=0．0012Q一0．32Q+29．85 </p><p>　　式中，Q為重車總重，當Q>150t時，t=5．88kN／t縱向摩擦力F=9.8&m

14、icro;Q／8風力W=qS／8 </p><p>　　式中，q為側(cè)向計算風壓。受風面為平面時，q=0.49kN/m；S為側(cè)向迎風面的投影面積。 </p><p>　　為摩擦系數(shù)，取0．3。T=T―F±W 式中，T為縱向合力。 </p><p><b>　　3.3橫向載荷 </b></p><p>　　橫向載荷

15、包括提梁機在運行時的搖頭振動、側(cè)擺振動、兩吊具不同步引起縱向載荷的部分分力。 </p><p>　　橫向載荷分為橫向慣性力N和摩擦力F兩部分。N=n Q／8 F=&micro;(9．8Q／8一Q) </p><p>　　式中，n為每噸貨物的橫向慣性力，n=2．82kN／t；Q為箱梁質(zhì)量；Q為貨物的垂直慣性力。F=N一F式中，F(xiàn)為橫向合力。 </p><p>

16、　　考慮到吊運箱梁過程中，當兩吊具不同步時，在橫向載荷中縱向載荷的分力比較小，可以不計。 </p><p>　　4.提梁機機架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強度分析 </p><p>　　對提梁機機架系統(tǒng)強度分析時，可將輪組上的8個柔性輪胎懸掛支承簡化為3個方向的變剛度彈簧的約束，建立提梁機的模型，對提梁機整體進行結(jié)構(gòu)強度分析。其中主梁拱度為50mm，選用單元為Beam188(梁單元)、Combin39(非線性

17、彈簧單元)，節(jié)點數(shù)為323，單元數(shù)為208。根據(jù)實際提梁機各梁不同截面尺寸，共定義了9種梁單元，建立提梁機模型見圖2。 </p><p>　　圖2提梁機總體結(jié)構(gòu)分析的位移圖 </p><p>　　由圖2可見，機架系統(tǒng)的最大位移為107．8mm，發(fā)生在主梁對稱中心處。采用3個方向的變剛度彈簧約束的計算結(jié)果與實際測量基本相符，對于柔性過約束系統(tǒng)的分析具有一定的實際指導意義。 </p>

18、;<p><b>　　5動力系統(tǒng) </b></p><p>　　整個提梁機共有2臺柴油發(fā)動機。負責整車液壓系統(tǒng)動力。柴油發(fā)動機、行走泵、起升及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共用泵、其他泵組和油箱控制閥組和電池等組成動力模塊，安裝在動力倉內(nèi)。另單配1臺輔助動力艙，為整機提供輔助動力和照明。 </p><p>　　900t輪胎式提梁機目前也是鐵路客運專線預制梁場內(nèi)用于箱梁吊裝、轉(zhuǎn)

19、移和裝車施工較為普遍一種的施工設(shè)備。這類提梁機不僅能滿足縱行、橫行兩種運行方式，還可以斜行和小角度轉(zhuǎn)向，可以覆蓋梁場內(nèi)所有臺座．基本不受梁場制存梁臺座規(guī)劃限制，同時在梁場內(nèi)設(shè)置一條約32m寬的縱移通道，用來完成提梁機在不同跨臺座之間轉(zhuǎn)換和運梁車的裝梁工作。 </p><p>　　該提梁機采用輪胎作為承載部件，利用輪胎彈性好的特點增大接地面積，很好地吸收沖擊和振動，同時行走機構(gòu)采用液壓懸掛系統(tǒng)．懸掛升降行程滿足&#

20、177;15cm,自動適應路面的不平整度并實現(xiàn)載荷的均勻分配。 </p><p>　　該提梁機采用獨立轉(zhuǎn)向的方式，轉(zhuǎn)向角度為一100―950,可以實現(xiàn)縱向行走、橫向行走、斜行以及小角度轉(zhuǎn)向等多種功能。當重載轉(zhuǎn)向時，先支起輔助支腿在檢測支腿壓力達到一定設(shè)計值后，使懸掛僅僅承擔自重引起的承載量，此時輪胎變形量小，縮小了接地面積減小了轉(zhuǎn)向阻力矩，然后進行轉(zhuǎn)向，滿載時原地能轉(zhuǎn)向900，而輕載時不用輔助支腿直接進行轉(zhuǎn)向。該

21、提梁機的起吊高度和吊具行程均大于13m,滿足跨越制梁臺座的側(cè)模欄桿提梁出模．同時也滿足需雙層存梁的存梁要求。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　[1]王海．900t提梁機的設(shè)計與實現(xiàn)[M]．上海：同濟大學機械工程分院，2007. </p><p>　　[2]趙靜一，孫炳玉，李鵬飛．900t提梁機液壓行走系統(tǒng)