160t伸縮臂式鐵路起重機(jī)用新型起升高度限位器的設(shè)計(jì)

白圣男，徐國(guó)輝

（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司大連研發(fā)中心，遼寧大連 116052）

1 引言

160t 伸縮臂式鐵路起重機(jī)主要用于鐵路機(jī)車車輛脫軌、傾覆等行車事故救援，是確保鐵路快捷、通暢運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備。起升高度限位器是鐵路起重機(jī)安全防護(hù)裝置的重要組成部分，是防止起重機(jī)械事故的必要措施。GB/T 3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.7.2.1 條規(guī)定：起升機(jī)構(gòu)均應(yīng)裝設(shè)起升高度限位器。當(dāng)取物裝置上升到設(shè)計(jì)規(guī)定的上極限位置時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)切斷起升動(dòng)力源。在此極限位置的的上方，還應(yīng)留有足夠的空余高度，以適應(yīng)上升制動(dòng)行程的要求［1］。

2 現(xiàn)有重錘式起升高度限位器原理和存在的缺點(diǎn)

目前160t 伸縮臂式鐵路起重機(jī)的起升高度限位器主要采用重錘式起升高度限位器。

2.1 重錘式起升高度限位器的主要工作原理

圖1 重錘式起升高度限位器原理簡(jiǎn)圖

如圖1 所示，重錘2穿在吊重鋼絲繩3 上，與行程開關(guān)5 用鋼絲4 連接在一起。當(dāng)?shù)蹉^支承架1未碰到重錘時(shí)，在重錘的重力作用下，鋼絲被拉緊，使行程開關(guān)克服自身彈簧阻力而處于通電狀態(tài)。當(dāng)?shù)蹉^支承架到達(dá)上極限位置并繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，就推動(dòng)重錘，連接鋼絲處于松弛狀態(tài)，行程開關(guān)因?yàn)椴皇芰Γ谧陨韽椈勺饔孟聫椘?，通過(guò)電氣及液壓系統(tǒng)的一系列動(dòng)作（包括力矩限制器主機(jī)發(fā)出信號(hào)，液壓系統(tǒng)先導(dǎo)壓力油路卸荷）進(jìn)而切斷起升動(dòng)力，從而達(dá)到保護(hù)效果。

2.2 重錘式起升高度限位器的主要缺點(diǎn)

（1）由于重錘和吊重鋼絲繩之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生磨損，存在安全隱患。

（2）當(dāng)起升速度較快時(shí)，重錘被吊鉤支承架托起的高度較大，解除限動(dòng)后，吊鉤支承架回落時(shí)，如果鋼絲繩潤(rùn)滑不良，則重錘不會(huì)及時(shí)下落而會(huì)滯后突然下落，由于重錘質(zhì)量較大，對(duì)限位開關(guān)有一個(gè)沖擊，可能損壞限位開關(guān)或扯斷鋼絲。

（3）當(dāng)?shù)蹉^支承架受到振動(dòng)時(shí)，吊重鋼絲繩帶動(dòng)重錘繃緊鋼絲，使限位開關(guān)受到?jīng)_擊，可能會(huì)使限位開關(guān)限動(dòng)、損壞或鋼絲扯斷。

（4）當(dāng)?shù)醣垩鼋前l(fā)生變化時(shí)，吊重鋼絲繩和鋼絲夾角發(fā)生變化，為了滿足吊臂在不同仰角下都滿足限位開關(guān)受力合理，重錘的高度位置就受到限制，重錘的高度位置不能距離吊臂頭部離的太近，這樣就降低了起升高度。

（5）整個(gè)限位裝置安裝位置靠近吊臂頭部外側(cè)，作業(yè)時(shí)有被重物或吊具碰撞可能，影響整機(jī)可靠性。

3 新型起升高度限位器的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)

采用新型的起升高度限位裝置，不磨鋼絲繩，不受吊鉤支承架振動(dòng)的影響，增大了吊鉤有效起升高度，主要結(jié)構(gòu)采用吊臂筒體內(nèi)藏的方式，防護(hù)及可維護(hù)性能更好。

3.1 新型起升高度限位器設(shè)計(jì)原理

如圖2 所示，吊鉤支承架2 起升碰到控制桿1 后，控制桿帶動(dòng)限位擋組成11 繞銷軸12 轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在限位擋組成的碰塊10 也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)觸發(fā)固定在安裝座組成5的行程開關(guān)9 動(dòng)作，以切斷起升動(dòng)作，達(dá)到限位目的。吊鉤支承架回落時(shí)，在復(fù)位彈簧8的反力和控制桿自重的的作用下，行程開關(guān)和控制桿回到初始位。

3.2 新型起升高度限位器結(jié)構(gòu)

圖2 控制桿式起升高度限位器原理簡(jiǎn)圖

主要結(jié)構(gòu)如圖2 所示。圖2（a）為新型起升高度限位器結(jié)構(gòu)的主視圖，實(shí)線為吊臂水平狀態(tài)，雙點(diǎn)劃線為吊臂最大仰角狀態(tài)；圖2（b）為圖2（a）的局部放大圖。U形防擺架3 用螺栓固定在吊臂底部，作用是限制控制桿的橫向擺動(dòng)和防止控制桿在重力作用下發(fā)生下?lián)?。除了U 形防擺架和控制桿，其它的主要結(jié)構(gòu)用安裝連接板4 固定在吊臂筒體內(nèi)部，吊臂筒體下部有用于安裝的開孔?？刂茥U和限位擋組成由銷軸13 和壓板14連接而成。銷軸13 承受控制桿的重力，壓板調(diào)節(jié)控制桿的位置。當(dāng)?shù)蹉^支承架起升碰到控制桿后，克服控制桿的彈性變形，克服復(fù)位彈簧的阻力，克服有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力，通過(guò)銷軸13 和壓板將力傳遞給限位擋組成，限位擋組成11 繞著銷軸12 轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)固定在限位擋組成11的碰塊10 沿著固定在安裝座組成5的行程開關(guān)9 轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著碰塊10的轉(zhuǎn)動(dòng)，在碰塊10的接觸點(diǎn)發(fā)生變化，行程開關(guān)9的觸點(diǎn)被壓入量逐漸加深，觸發(fā)行程開關(guān)動(dòng)作，切斷起升動(dòng)作。吊鉤支承架2 回落時(shí)，在復(fù)位彈簧8 和控制桿1 自重的作用下，限位擋組成11 繞銷軸12 往回轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)碰塊10 往回轉(zhuǎn)，行程開關(guān)和控制桿回到初始位。吊臂在不同仰角時(shí)，吊鉤支承架2 與控制桿1的碰撞位置不同，控制桿的形狀應(yīng)滿足此要求。

4 新型起升高度限位器的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用新型的結(jié)構(gòu)，不磨損鋼絲繩，避免了安全隱患。

（2）不受吊鉤支承架振動(dòng)干擾，性能更可靠。

（3）增大起升高度約800mm，提高了作業(yè)性能。

（4）主要結(jié)構(gòu)采用吊臂筒體內(nèi)藏的方式，防護(hù)及可維護(hù)性能更好。

5 結(jié)語(yǔ)

這種新型起升高度限位器已運(yùn)用于160t 伸縮臂式鐵路起重機(jī)中，到目前為止已安裝出廠了數(shù)臺(tái)，使用中動(dòng)作靈敏、可靠，狀態(tài)良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)意圖。