李慶梅，鄭毅，楊軍寧，周立民，魏云龍

（北京國(guó)網(wǎng)富達(dá)科技發(fā)展有限責(zé)任公司，北京 100070）

自行式液壓絞車(chē)設(shè)計(jì)分析

李慶梅，鄭毅，楊軍寧，周立民，魏云龍

（北京國(guó)網(wǎng)富達(dá)科技發(fā)展有限責(zé)任公司，北京 100070）

介紹了自行式液壓絞車(chē)的概念及技術(shù)要求，對(duì)其主要結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)工作原理及性能特點(diǎn)等進(jìn)行了分析。通過(guò)工程應(yīng)用，表明自行式液壓絞車(chē)性能優(yōu)良，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

自行式液壓絞車(chē)；全液壓控制；四輪驅(qū)動(dòng)；過(guò)載保護(hù)；失壓保護(hù)

0 引言

輸電線路施工中桿塔組立、架線、緊線等作業(yè)需要一種以起重、牽引為主要功能的施工設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)采用最多的是機(jī)動(dòng)絞磨，機(jī)動(dòng)絞磨無(wú)牽引力預(yù)設(shè)、過(guò)載保護(hù)和失壓保護(hù)等功能，施工作業(yè)至少要2～3人進(jìn)行操作，存在勞動(dòng)強(qiáng)度高、安全隱患大等特點(diǎn)。

發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍使用液壓絞磨，其性能明顯優(yōu)越于國(guó)內(nèi)普遍使用的機(jī)動(dòng)絞磨，這種設(shè)備一定程度上可以克服機(jī)動(dòng)絞磨的上述缺點(diǎn)，但其沒(méi)有自行功能，轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)炔环奖恪Ｓ捎趦r(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)線路施工單位極少選用。

針對(duì)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的性能水平和使用現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)了一種采用液壓傳動(dòng)、具有過(guò)載保護(hù)、牽引力準(zhǔn)確控制、移動(dòng)靈活、適用于多種復(fù)雜地形條件的自行式液壓絞車(chē)。

1 自行式液壓絞車(chē)技術(shù)要求

輸電線路施工地點(diǎn)經(jīng)常位于地形復(fù)雜區(qū)域，而大截面導(dǎo)線、鋼管結(jié)構(gòu)鐵塔等新技術(shù)的大量應(yīng)用，使得單件塔材的質(zhì)量和導(dǎo)線緊線張力增大，對(duì)自行式液壓絞車(chē)提出了新的要求，例如轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸方便、能夠預(yù)設(shè)并顯示牽引力、具備過(guò)載保護(hù)和失壓保護(hù)等功能。

根據(jù)施工需求，自行式液壓絞車(chē)主要設(shè)計(jì)參數(shù)：最大行駛速度，25 km／h；最大爬坡斜度，20°；最大牽引力60 kN，相應(yīng)牽引速度20m／min；額定牽引力50 kN，相應(yīng)牽引速度25m／min；適用鋼絲繩直徑，?18 mm；卷筒容繩量，300m；設(shè)計(jì)壽命，≥3200h；整車(chē)質(zhì)量，≤1900 kg。

2 自行式液壓絞車(chē)設(shè)計(jì)

2.1 自行式液壓絞車(chē)主要結(jié)構(gòu)

自行式液壓絞車(chē)主要由動(dòng)力部分、底盤(pán)部分、控制系統(tǒng)、牽引卷筒總成、四腳調(diào)平機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)6部分組成，如圖1所示。

圖1 自行式液壓絞車(chē)結(jié)構(gòu)

（1）動(dòng)力部分。為自行式液壓絞車(chē)提供動(dòng)力，由發(fā)動(dòng)機(jī)和變量泵構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器同軸驅(qū)動(dòng)變量泵，由變量泵驅(qū)動(dòng)行走馬達(dá)和牽引馬達(dá)工作。

（2）底盤(pán)部分。由4個(gè)越野輪胎、彈板、減振墊、高強(qiáng)度槽鋼和液壓馬達(dá)組成，是自行式液壓絞車(chē)的基礎(chǔ)部分。

（3）控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)為2部分，第1部分控制自行式液壓絞車(chē)行走功能（包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、切換系統(tǒng)），第2部分控制自行式液壓絞車(chē)牽引功能（包括卷筒正反轉(zhuǎn)、牽引力預(yù)設(shè)、液壓支腿和絞車(chē)制動(dòng)器等）。

（4）牽引卷筒總成。主要由液壓閥、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器、減速機(jī)和卷筒構(gòu)成。液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和減速機(jī)同軸連接，液壓馬達(dá)為卷筒提供動(dòng)力，通過(guò)減速機(jī)減速之后帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)。卷筒主要用于鋼絲繩的放線和收線，把牽引工程中回收的鋼絲繩全部卷繞在牽引卷筒上。卷筒液壓閥組中集成了平衡閥、梭閥等，平衡閥用于保持卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性，梭閥用于控制制動(dòng)器的打開(kāi)和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)和制動(dòng)。

2.2 自行式液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自行式液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)原理如圖2所示。

液壓系統(tǒng)分為主回路系統(tǒng)和輔助回路系統(tǒng)。主回路系統(tǒng)主要由變量泵、工況切換閥組、行駛馬達(dá)和牽引馬達(dá)組成，變量泵出口與工況切換閥組連接，工況切換閥組分別與行駛控制和牽引馬達(dá)連接；輔助回路系統(tǒng)主要由齒輪泵、轉(zhuǎn)向控制、剎車(chē)控制和四腳調(diào)平組成。

動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和變量泵。動(dòng)力系統(tǒng)的變量泵從液壓油箱（18）吸油并輸入到液壓及控制系統(tǒng)中，該液壓及控制系統(tǒng)包括控制前后行駛液壓馬達(dá)（9，10）的行駛馬達(dá)閥組（7）、控制牽引卷筒液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的牽引馬達(dá)閥組（12）、調(diào)平液壓缸的調(diào)平閥組（2）、控制轉(zhuǎn)向油缸的轉(zhuǎn)向閥組（5）、剎車(chē)閥組（3）以及由電磁換向閥構(gòu)成的工況切換閥組（13）。行駛馬達(dá)閥組（7）和牽引馬達(dá)閥組（12）分別連接于工況切換閥組（13），由該工況切換閥組（13）將油路切換導(dǎo)通于上述兩閥組，以實(shí)現(xiàn)絞車(chē)行駛和絞車(chē)牽引兩種功能的交替實(shí)施，該工況切換閥組（13）通過(guò)油路連通于動(dòng)力裝置的變量泵。

齒輪泵、前后支腿油缸、四角調(diào)平閥組、剎車(chē)閥、轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向控制組、轉(zhuǎn)向油缸組成液壓絞車(chē)輔助回路系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中設(shè)置儲(chǔ)能器1，保證自行式液壓絞車(chē)在失壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)向靈活可靠。剎車(chē)控制位設(shè)置儲(chǔ)能器2，保證自行式液壓絞車(chē)在無(wú)動(dòng)力情況下剎車(chē)安全、可靠。剎車(chē)閥用于調(diào)節(jié)剎車(chē)壓力，保證剎車(chē)靈敏。在牽引卷筒馬達(dá)和閥組中集成了平衡閥、梭閥、安全溢流閥、減壓閥和電磁閥，保證了卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了卷筒與制動(dòng)器的同步動(dòng)作。

圖2 液壓系統(tǒng)原理

2.3 自行式液壓絞車(chē)工作過(guò)程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求，自行式液壓絞車(chē)工作狀態(tài)分為行走工況和牽引工況，通過(guò)操作面板控制液壓閥動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工況切換。

2.3.1 行走工況

行走工況用于自行式液壓絞車(chē)的轉(zhuǎn)場(chǎng)移動(dòng)。切換到行走工況，液壓油通過(guò)換向閥輸入到行駛液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)絞車(chē)行走。通過(guò)設(shè)置駕駛室的先導(dǎo)控制手柄，可實(shí)現(xiàn)自行式液壓絞車(chē)的前進(jìn)和后退功能，同時(shí)調(diào)整先導(dǎo)控制手柄角的大小控制行駛速度。

2.3.2 牽引工況

在此工況下，自行式液壓絞車(chē)可進(jìn)行起重、牽引作業(yè)。在系統(tǒng)中設(shè)置有牽引力調(diào)節(jié)閥，配合電磁閥調(diào)節(jié)卷筒馬達(dá)進(jìn)口壓力，控制卷筒牽引力的大小，進(jìn)行牽引力預(yù)設(shè)。在起吊過(guò)程中壓力超過(guò)預(yù)設(shè)壓力時(shí)，牽引卷筒自動(dòng)停止?fàn)恳?，起到過(guò)載保護(hù)作用。根據(jù)受力及鋼絲繩運(yùn)動(dòng)方向，牽引工況又分為收線牽引工況和放線牽引工況。

（1）收線牽引工況。變量泵出油口分為A，B兩個(gè)口，將先導(dǎo)控制手柄向前推，變量泵從A口出油，驅(qū)動(dòng)卷筒馬達(dá)正轉(zhuǎn)，切換為收線牽引工況。先導(dǎo)控制手柄向前的推角越大，變量泵輸出流量越大，則卷筒轉(zhuǎn)速越快，放線速度越高。

（2）放線牽引工況。將先導(dǎo)控制手柄向后拉，變量泵從B口出油，驅(qū)動(dòng)牽引卷筒反轉(zhuǎn)，切換為放線牽引工況。先導(dǎo)控制手柄向后的推角越大，放線速度越高。

（3）當(dāng)先導(dǎo)控制手柄處于中位時(shí)，變量泵A，B口無(wú)液壓油輸出，卷筒馬達(dá)無(wú)油進(jìn)入，牽引卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 自行式液壓絞車(chē)性能特點(diǎn)

（1）全液壓四輪驅(qū)動(dòng)、控制底盤(pán)，輪距?。?.5 m），爬坡能力強(qiáng)（坡度20°），在復(fù)雜道路情況下行駛能力強(qiáng)、移動(dòng)轉(zhuǎn)場(chǎng)方便，駕駛操作簡(jiǎn)單，行駛平穩(wěn)。

（2）具有牽引力預(yù)設(shè)、過(guò)載保護(hù)和失壓保護(hù)等性能，提高了施工的安全性。

（3）采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)，故障率低、檢修方便。

（4）采用容繩形式，尾繩不需要人力拖拽，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了施工人員的安全。

（5）在行駛和牽引兩種工況下使用同一動(dòng)力源，在兩種工況下設(shè)置工況切換閥組，能夠方便、可靠地在兩種工況下自由切換。

（6）自行式液壓絞車(chē)設(shè)置4個(gè)具有自動(dòng)調(diào)平功能的液壓支腿，在復(fù)雜地形下方便絞車(chē)就位。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)

自行式液壓絞車(chē)在四川夾江南天-東坡II回500 kV線路工程進(jìn)行了立塔施工試驗(yàn)。

試驗(yàn)前拉好地錨，根據(jù)地形用液壓支腿調(diào)整自行式液壓絞車(chē)，支好機(jī)械支腿，然后將液壓支腿收起，準(zhǔn)備牽引作業(yè)。自行式液壓絞車(chē)在N45號(hào)塔進(jìn)行立塔試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)1 d的試用，施工方對(duì)自行式液壓絞車(chē)整體評(píng)價(jià)良好。相比傳統(tǒng)的手扶式絞磨或機(jī)動(dòng)絞磨，施工方認(rèn)為該絞車(chē)操作簡(jiǎn)單、快速高效、安全可靠、轉(zhuǎn)場(chǎng)便捷，大大減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了施工的安全性。此外，自行式液壓絞車(chē)還進(jìn)行了過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)、爬坡等試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)動(dòng)絞磨和液壓絞磨的性能水平和使用現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了一種采用液壓傳動(dòng)、具有過(guò)載保護(hù)、牽引力準(zhǔn)確控制、移動(dòng)靈活、適用于多種復(fù)雜地形條件的自行式液壓絞車(chē)。通過(guò)在四川夾江南天-東坡II回500 kV線路工程立塔施工中現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證明自行式液壓絞車(chē)可降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保障施工安全、提高效率和機(jī)械化作業(yè)水平，滿足我國(guó)輸電線路建設(shè)的要求。

［1］蔣平海.張力架線機(jī)械設(shè)備和應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2004.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［3］雷毅，馮建勇.一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動(dòng)，2012（7）：76-81.

［4］樊姍.巖心鉆機(jī)提下鉆機(jī)械手的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2014，42（3）：68-69.

［5］田富，李向陽(yáng)，李龍，等.履帶運(yùn)輸車(chē)行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動(dòng)，2012（1）：70-73.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TH 2

：B

：1674-1951（2015）01-0022-03

李慶梅（1985—），女，河南柘城人，工程師，工學(xué)碩士，從事電力施工、電網(wǎng)運(yùn)行檢修等裝備的研制工作（E-mail：liqingmei2007＠126.com）。

2014-06-05；

2014-12-17