焊軌基地門式起重機(jī)設(shè)計(jì)方案

張軍偉

（鄭州鐵路局 裝卸機(jī)械廠 ，河南 鄭州 450052）

近年來，我國多條鐵路客運(yùn)專線相繼開工建設(shè)，需要大量的無縫鋼軌。為了提高線路質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接量，要求鋼廠直接將鋼軌軋制成百米軌，然后運(yùn)到焊軌廠焊成500 m長軌，最后到現(xiàn)場(chǎng)焊成無縫鋼軌。另外，既有提速線路更新也需要大量的無縫鋼軌。因此，鐵道部建立了專業(yè)焊軌基地，把短軌焊接成500 m長軌。

但是，以前焊軌基地用的短軌長度是12.5 m，用1臺(tái)門式起重機(jī)即可從事裝卸和喂軌作業(yè)，現(xiàn)在要裝卸100 m鋼軌，原有的門式起重機(jī)無法完成。因此，急需設(shè)計(jì)一種新型裝卸設(shè)備來滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 總體方案

新型裝卸設(shè)備的總體方案是用4臺(tái)門式起重機(jī)配置專用吊具吊架進(jìn)行裝卸車和喂軌作業(yè)(吊具吊點(diǎn)分布如圖1所示)。為了保證4臺(tái)起重機(jī)動(dòng)作的同步，設(shè)計(jì)了四車聯(lián)動(dòng)電氣控制系統(tǒng)。另外，為了提高吊裝鋼軌的穩(wěn)定性和效率，小車設(shè)計(jì)成雙吊點(diǎn)，配置減搖裝置。

1.2 設(shè)計(jì)組成

單臺(tái)門式起重機(jī)由支腿、主梁、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車、吊具吊架、減搖裝置、電氣系統(tǒng)等組成，如圖2所示。

（1）主體結(jié)構(gòu)。該起重機(jī)的主體結(jié)構(gòu)與普通門式起重機(jī)基本一致，均由主梁、支腿、運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，起重機(jī)的主梁與支腿均采用箱形結(jié)構(gòu)。由于該起重機(jī)用于裝卸百米鋼軌，只在跨內(nèi)作業(yè)，所以主梁不設(shè)懸臂。

（2）起重小車。從圖1及圖2側(cè)視圖可看出，1臺(tái)起重機(jī)上2個(gè)吊點(diǎn)的距離為13 m，若用1個(gè)起重鉤懸吊，水平穩(wěn)定性不好。因此，該起重機(jī)設(shè)置水平等高并且同步運(yùn)動(dòng)的2個(gè)起重鉤與吊架相連。

（3）減搖裝置。減搖裝置由力矩電機(jī)、減速機(jī)、卷筒和鋼絲繩組成，減搖裝置共4套，對(duì)稱布置在起重小車2個(gè)起升機(jī)構(gòu)的兩側(cè)。為了獲得較好的減搖效果，減搖鋼絲繩交叉纏繞。工作時(shí)，4臺(tái)力矩電機(jī)啟動(dòng)，使減搖鋼絲繩始終保持恒力，吊具在運(yùn)行中產(chǎn)生的擺動(dòng)在減搖鋼絲繩的作用下迅速衰減，使鋼軌較快地停止在輥道線的上方，提高對(duì)位效率。

（4）吊具吊架。為了減輕自重，吊架采用桁架結(jié)構(gòu)，吊具懸掛在吊架下方，吊具分多根吊具和單根吊具。大批量地從平板車上卸鋼軌時(shí)，使用多根鋼軌吊具；向輥道線喂軌時(shí)，使用單根鋼軌吊具。

1.3 控制方案

整機(jī)采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，使用可編程控制器 (PLC) 編程控制各個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使起重機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)不但更加平穩(wěn)可靠，而且速度控制精確，提高4臺(tái)車的同步性。

在焊軌廠，4臺(tái)起重機(jī)不但要裝卸百米鋼軌，還要兼顧裝卸25 m鋼軌或12.5 m鋼軌，因此，工作時(shí)可能是4臺(tái)車同時(shí)作業(yè)，也可能是2臺(tái)車作業(yè)或1臺(tái)車單獨(dú)作業(yè)?？紤]到起重機(jī)工作組合的多樣性，各車之間使用有線信號(hào)傳輸不易實(shí)現(xiàn)；使用一般的無線遙控器，由于其傳輸?shù)男畔⒘啃∫矡o法實(shí)現(xiàn)工作要求；而采用數(shù)字電臺(tái)和無線信號(hào)接收機(jī)的方案可以較好地滿足使用要求。數(shù)字電臺(tái)是數(shù)字式無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)的簡稱，其具有傳輸數(shù)據(jù)量大、速率大、成本低、安裝維護(hù)方便、繞射能力強(qiáng)、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活、覆蓋范圍遠(yuǎn)的特點(diǎn)，適合點(diǎn)多而分散、地理環(huán)境復(fù)雜等場(chǎng)合。數(shù)字電臺(tái)最遠(yuǎn)通訊距離可以達(dá)到3.2 km，完全可以滿足焊軌廠的實(shí)際需要。

在4臺(tái)起重機(jī)上均各自安裝1套數(shù)字電臺(tái)及無線信號(hào)接收機(jī)，把其中的1臺(tái)車作為主控機(jī)，操作人員可以在主控機(jī)上單獨(dú)操作任意1臺(tái)起重機(jī)，也可操作4臺(tái)、3臺(tái)或者2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)運(yùn)行。另外，為了提高工作的安全性和可靠性，這套系統(tǒng)還具有實(shí)時(shí)反饋功能，即主控機(jī)發(fā)出指令后，其他從機(jī)在執(zhí)行指令的同時(shí)，要把本機(jī)動(dòng)作的運(yùn)行狀況通過數(shù)字電臺(tái)實(shí)時(shí)反饋到主控機(jī)。一旦任意1臺(tái)從機(jī)發(fā)生故障，主控機(jī)收到故障信號(hào)后，會(huì)立即發(fā)出指令，使4臺(tái)起重機(jī)同時(shí)停車。

為了提高作業(yè)效率，減小操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，該控制系統(tǒng)還設(shè)置了自動(dòng)喂軌功能。在輥道線正上方設(shè)置傳感器，側(cè)方設(shè)減速傳感器，該傳感器與小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖，當(dāng)4臺(tái)起重機(jī)吊起鋼軌后，在主控機(jī)上按下自動(dòng)按鈕，即可實(shí)現(xiàn)4臺(tái)起重機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，到輥道線側(cè)方后，通過減速傳感器確認(rèn)位置，開始減速低速運(yùn)行，到傳感器后自動(dòng)停車，鉤頭下降，完成一次喂軌。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

焊軌基地專用門式起重機(jī)現(xiàn)已投入使用。由于起重機(jī)小車采用雙吊點(diǎn)起升機(jī)構(gòu)，而且設(shè)有減搖裝置輔助作業(yè)，可以平穩(wěn)快捷地進(jìn)行裝卸作業(yè)；同時(shí)，起重機(jī)采用變頻技術(shù)和數(shù)字電臺(tái)的先進(jìn)控制系統(tǒng)，減少了操作人員，提高了自動(dòng)化作業(yè)水平，較好地滿足了現(xiàn)場(chǎng)需求。

[1] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

[2] 齊從謙，王士蘭. PLC技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.