劉立志 王大江 羅利軍 張司博

摘? 要：1000噸運(yùn)梁車的頂升系統(tǒng)對(duì)于預(yù)制箱梁從運(yùn)梁車上起升性能起著至關(guān)重要的作用。針對(duì)1000噸運(yùn)梁車的頂升系統(tǒng)，通過(guò)詳細(xì)計(jì)算，得出頂升力?？紤]1000噸運(yùn)梁車的額定起升速度，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其滿足最大負(fù)載時(shí)起升的需要，保證1000噸運(yùn)梁車在額定負(fù)載時(shí)以額定速度正常頂升和下降;同時(shí)，使得頂升油缸起升下降穩(wěn)定，不超速，并在實(shí)際運(yùn)用時(shí)取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：1000噸凹體運(yùn)梁車;液壓頂升;平衡閥

中圖分類號(hào)：TD422? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)八縱八橫高速鐵路的快速發(fā)展，高速鐵路設(shè)計(jì)的工程師們研發(fā)、設(shè)計(jì)了一種40米長(zhǎng)，900多噸重的鋼筋混凝土預(yù)制梁，為了滿足在橋梁、隧道等場(chǎng)地運(yùn)輸此種箱梁、同時(shí)喂此預(yù)制箱梁給架橋機(jī)及馱運(yùn)架橋機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)等工作，秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工科技有限公司的工程師們?cè)O(shè)計(jì)了1000噸凹體運(yùn)梁車。此運(yùn)梁車結(jié)構(gòu)采用全新的凹體超低設(shè)計(jì)，滿足運(yùn)梁車駝?lì)A(yù)制箱梁鉆過(guò)隧道工況，已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利[1]。

1000噸凹體運(yùn)梁車是按照中國(guó)高鐵設(shè)計(jì)速度250km/h、350 km/h等專供旅客列車行駛的路網(wǎng)鐵路40m、32m雙線混凝土箱式整孔鐵軌梁要求專門進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的。該車是“在機(jī)械骨架上增加液壓系統(tǒng)肌肉與電氣控制系統(tǒng)大腦”而形成的高新技術(shù)機(jī)械人產(chǎn)品。該車采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、液壓轉(zhuǎn)向、各個(gè)懸掛液壓分區(qū)以及懸掛缸上升下降調(diào)整車架水平。采用先進(jìn)的西門子控制器來(lái)控制整車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向、行走、車架上升、下降及整車調(diào)整水平，為了整車控制起來(lái)更加方便，該車擁有多種轉(zhuǎn)向模式例如半八字轉(zhuǎn)向、八字轉(zhuǎn)向、斜行、直行等。該車駕駛非常方便，有遙控器，駕駛?cè)藛T可以拿遙控器在整車外駕駛近距離靠近架橋機(jī)。

1000噸凹體運(yùn)梁車能夠把中國(guó)高鐵設(shè)計(jì)速度250km/h、350 km/h等專供旅客列車行駛的路網(wǎng)鐵路40m、32m雙線混凝土箱式整孔鐵軌梁從預(yù)制場(chǎng)地通過(guò)便道、鐵路路基、橋梁（包括剛構(gòu)連續(xù)梁、鋼混結(jié)合連續(xù)梁等）、隧道等運(yùn)輸?shù)綐驒C(jī)架橋工作位置，并與架橋機(jī)協(xié)同作業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土箱式梁的架設(shè)。當(dāng)1000噸架橋機(jī)需要在該標(biāo)段反向架梁時(shí)，架橋機(jī)能夠被該運(yùn)梁車運(yùn)輸至反向工作位置，并可在馱橋機(jī)工況順利通過(guò)專供旅客列車行駛的鐵路隧道。

1000噸凹體運(yùn)梁車由車架總成、小車總成、懸掛總成、驅(qū)動(dòng)橋總成、從動(dòng)橋總成、制動(dòng)橋總成、動(dòng)力總成、轉(zhuǎn)向總成、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等部件組成。此運(yùn)梁車液壓系統(tǒng)還包括行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、頂升系統(tǒng)[2]。

為了滿足1000噸凹體運(yùn)梁車裝載上制梁廠預(yù)制混凝土軌道梁后能夠順利鉆過(guò)隧道工況，秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工科技有限公司的工程師們?cè)O(shè)計(jì)將預(yù)制混凝土軌道梁直接放于1000噸凹體運(yùn)梁車車架縱梁上。當(dāng)1000噸凹體運(yùn)梁車運(yùn)輸預(yù)制混凝土軌道梁到達(dá)架梁現(xiàn)場(chǎng)且在喂梁之前，需要用頂升缸將預(yù)制混凝土軌道梁頂起，使得駝梁小車進(jìn)入預(yù)制混凝土軌道梁下邊好準(zhǔn)備喂梁，如圖1所示。因此，1000噸凹體運(yùn)梁車頂升系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接決定著運(yùn)梁車能否順利喂梁。

1 1000噸凹體運(yùn)梁車頂升系統(tǒng)要求

為了保證1000噸運(yùn)梁車頂升和下降預(yù)制混凝土箱梁的正常操作，其頂升系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求[3]：

（1）具有足夠的頂升功率。當(dāng)箱梁滿足額定載荷1000噸時(shí)，頂升系統(tǒng)能夠使箱梁以0.6米/分鐘的速度起升和下降;

（2）起升和下降速度穩(wěn)定，尤其是當(dāng)箱梁下降時(shí)，箱梁不能超速，以保證箱梁的安全;

（3）頂升系統(tǒng)頂升或下降箱梁過(guò)程中或結(jié)束后無(wú)論停在油缸行程中任何位置，都能可靠停止箱梁，使箱梁不向下滑動(dòng)。

2頂升缸及液壓泵的參數(shù)計(jì)算及選取

1000噸運(yùn)梁車由4個(gè)液壓頂升油缸組成頂升下降機(jī)構(gòu)，其總圖如圖2所示，每個(gè)頂升油缸起升重量250噸[4]。由于頂升油缸頂起箱梁后，小車要跑到預(yù)制箱梁下面駝梁，通過(guò)測(cè)量駝梁小車高度及頂升油缸安裝位置選取頂升缸行程至少應(yīng)為350mm。

選取頂升缸頂升工作壓力為25MPa，按照壓力計(jì)算公式P=F/S，

式中P—液壓頂升缸壓力（Pa）;

F—頂升缸頂推力（N）;

S—頂升缸無(wú)桿腔面積（平方米）;

帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得油缸缸徑d=360mm;可以確定頂升液壓油缸參數(shù)為360/250-350，工作壓力25 MPa。

按照此式計(jì)算流量Q=SV

式中Q—頂升缸的流量（L/min）;

S—頂升缸無(wú)桿腔面積（平方分米）;

V—頂升缸活塞桿速度（分米/min）;

帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得油缸無(wú)桿腔進(jìn)油流量Q=61 L/min

發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器加分動(dòng)箱帶泵，發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速2100 r/min;泵的額定轉(zhuǎn)速為2100/0.979=2145，0.979為分動(dòng)箱速比

按照油缸流量和泵的流量匹配的原則，泵的流量乘以容積效率后等于油缸流量，泵的排量等于油缸需要流量除以泵的轉(zhuǎn)速再除以泵的容積效率61X41000/（21450.95）=120cc/r，選2個(gè)排量60泵。由于運(yùn)梁車頂升工作時(shí)不轉(zhuǎn)向，與轉(zhuǎn)向油缸不同時(shí)用190泵即可[5]。

3液壓頂升系統(tǒng)設(shè)計(jì)

我們用轉(zhuǎn)向190負(fù)載敏感泵來(lái)驅(qū)動(dòng)4支頂升液壓油缸。為了使運(yùn)梁車頂升系統(tǒng)頂升或下降的控制能夠在駕駛室中順利操作完成，我們選用力士樂的負(fù)載敏感電比例多路閥—M4閥來(lái)控制頂升油缸AB口油液的換向及開始、停止供油，閥芯流量為A口出油70L/min，B口出油57L/min，如圖3所示。

為了保證頂升和下降速度穩(wěn)定，尤其是當(dāng)箱梁下降時(shí)，箱梁不能超速，我們?cè)陧斏透譇B口增加板式平衡閥。由于頂升缸頂升時(shí)，沒有超越負(fù)載，考慮節(jié)約成本設(shè)計(jì)，在頂升缸頂升時(shí)的出油口沒有增加平衡閥，我們只在頂升缸下降時(shí)頂升缸的出油口增加了平衡閥。頂升缸出油口平衡閥的作用就是增加頂升缸出油口的背壓，并且使得此背壓不至于波動(dòng)太大，保持頂升缸出油口壓力值穩(wěn)定;頂升缸出油口平衡閥的流量大小選擇是根據(jù)頂升缸的頂升最大速度流量選擇的，從而保證在箱梁下降時(shí)能夠以最大平穩(wěn)速度下降，并且在箱梁以最大平穩(wěn)速度下降時(shí)，當(dāng)想要使下降減速或停止時(shí)，只要平穩(wěn)調(diào)節(jié)比例多路閥的電流來(lái)減少或停止比例多路閥的液壓油流量，箱梁就會(huì)平穩(wěn)減速下降或停止運(yùn)動(dòng)[6]。

在頂升油缸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于頂升多路閥停止供油，頂升平衡閥首先能夠使箱梁穩(wěn)穩(wěn)停止運(yùn)動(dòng)，頂升液壓系統(tǒng)的原理圖如圖4所示。

1000噸運(yùn)梁車制造完成后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了型式試驗(yàn)，其頂升性能能夠滿足上面所提的各種要求和設(shè)計(jì)參數(shù)，保證了箱梁的正常頂升和下降。在交付客戶使用后，優(yōu)異的頂升性能得到了客戶的好評(píng)，如圖5所示。

在設(shè)計(jì)運(yùn)梁車液壓頂升系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該充分考慮并計(jì)算頂升油缸缸徑、頂升速度等參數(shù)，一定注意箱梁下降時(shí)，頂升油缸不能超速。

參考文獻(xiàn)

[1]王偉，李寒光，王蘇東，等.運(yùn)梁車的液壓頂升控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2018（5）：39-40.

[2]王金祥，江創(chuàng)華，楊超.900t運(yùn)梁車懸掛系統(tǒng)特點(diǎn)[J].工程機(jī)械，2007（6）：21-24.

[3]郭雷.KSC900t運(yùn)梁車懸掛系統(tǒng)改進(jìn)[J].裝備制造技術(shù)，2017（6）：205-206.

[4]趙靜一，孫炳玉，李鵬飛，等.TLMEL900型提梁機(jī)新型液壓控制系統(tǒng)研究[J].液壓與氣動(dòng)，2009（12）：27-30.

[5]王益華，屈福政.泵控液壓起升機(jī)構(gòu)二次起升動(dòng)態(tài)特性的仿真研究[J].工程機(jī)械，2006，37（11）：8-12.

[6]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

收稿日期：2021-08-05

基金項(xiàng)目：河北省省級(jí)科技計(jì)劃資助（S&T Program of Hebei）項(xiàng)目（20311901D）。

作者簡(jiǎn)介：劉立志（1977—），男，河北撫寧人，工學(xué)碩士，工程師，研究方向：工程機(jī)械液壓系統(tǒng)。