450t輪軌式提梁機(jī)技術(shù)改造

趙巖

摘要：國(guó)內(nèi)某新建鐵路標(biāo)段需求2臺(tái)適配40m預(yù)制梁的500t級(jí)輪軌式提梁機(jī)，為了使舊設(shè)備的利用率最大化，節(jié)約項(xiàng)目成本，需要對(duì)現(xiàn)有的2臺(tái)適配32m預(yù)制梁的450t級(jí)輪軌式提梁機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，增加其額定起升重量，以適應(yīng)項(xiàng)目標(biāo)段內(nèi)鐵路預(yù)制梁的提梁作業(yè)。文中對(duì)提梁機(jī)和改造目標(biāo)進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，并詳細(xì)介紹了450t級(jí)輪軌式提梁機(jī)主梁、支腿、行走系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等方面的全方位系統(tǒng)化改造，對(duì)改造后主梁的畸變效應(yīng)進(jìn)行了有限元仿真計(jì)算，充分保證了改造后設(shè)備使用的安全性，對(duì)輪軌式提梁機(jī)及其它起重運(yùn)輸設(shè)備的改造具有指導(dǎo)意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：輪軌式提梁機(jī);改造;畸變效應(yīng)

中圖分類號(hào)：U215

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-0079-03

0引言

鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重大民生工程。黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視鐵路發(fā)展，2016年7月，國(guó)家發(fā)展改革委、交通運(yùn)輸部、中國(guó)鐵路總公司聯(lián)合發(fā)布了《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，勾畫了新時(shí)期“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的宏大藍(lán)圖。

橋梁設(shè)計(jì)與建造是高速鐵路建設(shè)的關(guān)鍵[1]，提梁機(jī)、運(yùn)梁車、架橋機(jī)是服務(wù)于現(xiàn)代高速鐵路橋梁建設(shè)中混凝土梁制造和安裝的關(guān)鍵設(shè)備，我國(guó)掌握了“運(yùn)架提”成套設(shè)備的研制技術(shù)[2]，各種型號(hào)規(guī)格的提梁機(jī)在我國(guó)已投入使用近千臺(tái)，價(jià)值近百億元。

提梁機(jī)可分為軌行式和輪胎式兩種[3]，輪軌式提梁機(jī)采用軌道行走方式，主體采用門架結(jié)構(gòu)，技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)性高，屬于特重型軌行式起重機(jī)范疇，在我國(guó)高速鐵路建設(shè)中得到迅猛的發(fā)展。

原提梁機(jī)多是針對(duì)900t預(yù)制梁而設(shè)計(jì)，由于1000t鐵路預(yù)制梁的成本及效果優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)國(guó)內(nèi)已開始用全面替代原900t鐵路預(yù)制梁箱梁的試點(diǎn)，并將全線推廣，因而原適配900t預(yù)制梁的450t級(jí)提梁機(jī)無法繼續(xù)使用，為了使提梁機(jī)的利用率最大化，節(jié)約項(xiàng)目成本，對(duì)現(xiàn)有舊提梁機(jī)進(jìn)行改造以使其適應(yīng)新工況便是最高效的解決方案。

國(guó)內(nèi)某新建鐵路標(biāo)段需求500t級(jí)輪軌式提梁機(jī)，需要對(duì)現(xiàn)有450t級(jí)輪軌式提梁機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，滿足提梁機(jī)的固有功能，增加其額定起升重量，使其能夠搬運(yùn)1000t鐵路箱梁。

1技術(shù)改造方案

輪軌式提梁機(jī)的“大改小”相對(duì)簡(jiǎn)單，“小改大”較為復(fù)雜，將450t級(jí)的原提梁機(jī)升級(jí)到500t級(jí)的目標(biāo)提梁機(jī)將進(jìn)行全方位系統(tǒng)化的計(jì)算與改造，主要改造方面包括主梁、支腿、行走系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。原提梁機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1主梁改造

由于目標(biāo)提梁機(jī)相較于原提梁機(jī)的跨度減小，主梁需在柔性支腿側(cè)端節(jié)連接處切除3m，并重新加工拼接孔與原主梁中間節(jié)通過拼接板連接，將主梁跨度由39m改造為36m。由于主梁整體跨度減小，承載量增加，經(jīng)重新計(jì)算后，舊主梁上下蓋板需貼板補(bǔ)強(qiáng)，更換主梁螺栓和天車縱移軌道。

1.2支腿改造

目標(biāo)提梁機(jī)相較于原提梁機(jī)起升高度不變，經(jīng)計(jì)算，原提梁機(jī)柔性支腿強(qiáng)度滿足繼續(xù)使用條件，剛性支腿需重新制作。剛性支腿采用直立柱下分叉式“人”字形結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置一個(gè)10m等截面可拆卸節(jié)，用以調(diào)節(jié)提梁機(jī)作業(yè)高度，增加環(huán)境適應(yīng)能力。

1.3行走系統(tǒng)改造

由于原提梁機(jī)額定起升重量450t，自重452t，改造后的目標(biāo)提梁機(jī)額定載重量500t，自重約485t，需重新制作大車行走系統(tǒng)，以滿足承載和運(yùn)行速度的要求。臺(tái)車組采用分載技術(shù)降低輪壓，利用分載均衡梁使各臺(tái)車受力均勻。

1.4起升系統(tǒng)改造

由于目標(biāo)提梁機(jī)額定起升重量增加，需新制滿足縱橫移功能的起重天車和吊具，增加滑輪組倍率，在卷揚(yáng)機(jī)單繩拉力不變的情況下滿足起重量增加的要求。由于滑輪組倍率增加，需更換更長(zhǎng)的鋼絲繩以滿足起升高度要求。同時(shí)，卷筒擋邊加高，以滿足鋼絲繩加長(zhǎng)后的容繩量要求，新制吊桿，滿足起重量的要求。

1.5電控系統(tǒng)改造

電氣系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)主起升機(jī)構(gòu)、小車行走機(jī)構(gòu)及大車行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行變頻調(diào)速，可大大減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高提梁機(jī)運(yùn)行時(shí)的平衡性。電氣系統(tǒng)采用了可編程控制技術(shù)，使提梁機(jī)電氣控制簡(jiǎn)單可靠。

升級(jí)或替換原提梁機(jī)的整機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)、電氣安全保護(hù)系統(tǒng)、超速安全保護(hù)系統(tǒng)、重量限制系統(tǒng)和起升高度限制系統(tǒng)等。

1.6完成改造

繼續(xù)進(jìn)行提梁機(jī)其它附屬結(jié)構(gòu)的改造，拼裝調(diào)試后提梁機(jī)改造作業(yè)完成，改造后的500t級(jí)目標(biāo)提梁機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2目標(biāo)提梁機(jī)主梁畸變效應(yīng)仿真計(jì)算

2.1主梁畸變效應(yīng)

目標(biāo)500t級(jí)輪軌式提梁機(jī)為雙偏軌箱梁結(jié)構(gòu)，主梁在承受偏心載荷時(shí)會(huì)引起畸變效應(yīng)，隔板布置不合理的情況下箱梁橫向撓曲應(yīng)力及縱向畸變翹曲應(yīng)力可與彎曲應(yīng)力達(dá)到統(tǒng)一數(shù)量級(jí)水平。主梁在約束扭轉(zhuǎn)和畸變載荷的共同作用下，截面形狀變形顯著，小車軌道跟隨主梁腹板發(fā)生側(cè)移和扭轉(zhuǎn)，車輪輪緣與軌道間距減小乃至碰撞摩擦，出現(xiàn)“啃軌”現(xiàn)象。次問題易導(dǎo)致車輪磨損，減小小車運(yùn)行壽命，從而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。因此，500t級(jí)輪軌式提梁機(jī)主梁結(jié)構(gòu)校核過程中，處考慮整體強(qiáng)度、撓度級(jí)局部穩(wěn)定性外，還需重點(diǎn)考慮主梁的畸變效應(yīng)，以確保提梁作業(yè)的安全可靠。

2.2主梁畸變效應(yīng)有限元仿真

主梁畸變效應(yīng)難以用常規(guī)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)常應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式確定隔板數(shù)量與間距，以保障主梁局部穩(wěn)定性和減小畸變效應(yīng)。文中通過有限元仿真的方法對(duì)主梁的畸變效應(yīng)進(jìn)行仿真計(jì)算[10-12]，充分保障設(shè)備運(yùn)行的安全性，仿真結(jié)果如圖3所示。

如圖3所示，目標(biāo)500t級(jí)輪軌式提梁機(jī)主梁在額定載荷狀態(tài)下，軌道橫向偏移量約為10mm，在車輪和軌道的允許偏移范圍內(nèi)，主梁的畸變特性滿足使用要求。

3結(jié)束語

針對(duì)國(guó)內(nèi)某新建鐵路標(biāo)段對(duì)500t級(jí)輪軌式提梁機(jī)的需求，將原有450t級(jí)輪軌式提梁機(jī)進(jìn)行了升級(jí)改造，詳細(xì)介紹了改造方法，并對(duì)主梁的畸變效應(yīng)進(jìn)行了有限元仿真校核，對(duì)輪軌式提梁機(jī)及其它起重運(yùn)輸設(shè)備的改造具有指導(dǎo)意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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[3]吳耀輝，陳浩.900t輪軌式提梁機(jī)施工方案研究[J]鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì).2008（3）：34.