合武铁路单线混凝土箱梁600t架桥机的设计.pdf

合武铁路单线混凝土箱梁 6 0 0 t 架桥机的设计 姜才 灿 中铁大桥局股份：有限公 司武汉分公 司 武汉4 3 0 0 5 0 文章编 号 ：1 0 0 1 0 7 8 5 ( 2 0 1 1 )1 2 0 0 2 7 0 5 合武铁路 的设计最 高速度为 2 5 0 k m h ，靠近 武汉侧 的路段 WH Z Q一2标有 5 0 0余 片 6 0 0 t 单线 简支混凝 土箱梁 ，为了架设这部 分单线箱梁 ，利 用的是原秦沈 客运专线所使用过 的 J Q 6 0 0型下导 梁式架桥机 。原 J Q 6 O O架桥机 由架 梁机 、下 导梁 和轮轨式 运梁 台车 等组成 。架梁 机 由主 体结 构 、 起升机构 、运 提梁 机 台 车、前 吊点、电气 系 统、 液压系统和安全装 置等组成 ，主体结构有后支腿 、 主梁 、中支腿 、前支腿及运架桥机台车等。 1 架梁机的原理及作 业流 程 1 1 工 作原 理 架桥机利用 下导梁作 运梁通道 ，架梁机 的中 支腿展翼 ，后支腿 、前支 腿承载 ，轮轨式 运梁 台 车将混凝土箱梁运送至架梁机腹腔内；中支腿处 于收翼状态 ，待前 支腿 、中支腿承载后 ，后支腿 卸载 ，起重 小车将 混凝土箱梁提离运梁 台车 ；运 梁台车退出 ，下导梁利用 自身的卷扬 机牵引纵移 一 跨让出被架混凝土箱梁梁体空 间，架 梁机将混 凝土箱梁直接落放至墩顶上进行安装。 1 2 架梁机架梁的作业流程 1 )架梁 机后 支腿 支承 ，中支腿展开呈翼 型， 运梁 台车将梁运到架梁机下方 ； 2 )中支腿收拢链接 中支腿分配梁承载，后支 腿卸载 ，架梁机将梁提 起 ，运梁 台车退 出，前后 运架梁机 台车行驶至下导梁尾部压载 ，纵移 台车 提升下导梁 ，使纵移托辊 支承下导梁 ，前支腿横 梁脱离下导梁 ，纵移台车与纵移托辊 同步驱动下 导梁到达前 支墩 ，纵移 台车 降落下导梁 ，使纵移 托辊脱离下 导梁 ，前支腿横梁支 承下导梁 ，驱动 工作压力取 1 0 MP a ，背压为0 。查表知 ，工作 压力大于 7 M P a时，d D= 0 7 。故 = ， 4 F z + d 2D = ， 兀 d=0 7 D 解得 D=1 0 6 m m，圆整 为 D=1 1 0 mr lq 。d= 0 7 D= 7 7 m m，圆整为 d： 8 0 mm。 4 结语 充 分运 用机 械原理 与机 械设计 的理 论知识 ， 设计能完成 预计 运动的结构简 图，实现 了清障车 平板结 构 的设计 。通过 几何 计算 以及 力矩 校 核， 完成 了对液压元件 的设计 ，并对旋 转液压缸 的布 置和设计进行了优化。 清障车是一个 刚起步 的朝 阳产业 ，它对于保 证道路畅通至关重要 ，具有广 阔的市场应用前景。 起重运输机械 2 0 1 1( 1 2 ) 参 考文献 1 机械设计手册编委会 机械设计手 M 第 4版 北 京 ：机械工业 出版社 ，2 0 0 7 2 李忠生 清障车的技术现状及发展趋势 J 专用汽 车 ，2 0 0 3 ( 6 ) 3 何品良，李忠生，江志欢 清障车摆臂伸缩式平板机 构 P 中国专利：C N 2 7 8 0 5 5 0 ，2 0 0 6 4 李祥贵，代汝泉，王慧君 中型道路清障车总体设计 与计算 J 专用汽车，2 0 0 1( 4 ) 5 何鹏程 清障车专用设施结构分析 J 专用汽车， 2 0 0 1( 1 ) 6 成大先 机械设计手册 M 北京：化学工业 出版 社 2 O 0 4 作 者：刘红梅 地 址：上海市徐汇区华东理工大学机械 1 0楼 l 1 2 邮 编：2 0 0 2 3 7 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 6 0 8 27 纵移托辊到达前支墩 ； 3 )下导梁纵移到位 ，架梁机落梁安装 ； 4 )后支腿支撑 ，拆 除中支腿分配梁 ，利用电 动葫芦或手动葫芦 提起 中支腿分配梁置于后运架 梁机 台车上 ，前 、后运 架梁机 台车 分别 支承 前、 中支腿 ( 后 台车 同首孔 旋 转辅 助 被动 轮 箱 ，支 撑) ，驮运架粱机前移进入下 1个架梁工位 ，重复 前述步骤直到运架最后 2孔梁。 架桥机在进行首孔梁架设时，先用运梁台车将 架桥机驮运到首孔桥台处 ，然后用架桥机的起重起 重小车吊起下导梁 ，运梁 台车退出，落下下导梁 ， 通过纵移起重小车和下导梁托辊实现下导梁 向前 纵移在首孔梁处 就位。再在桥 台上铺装运架桥 机 台车行走钢轨 ，通过运架桥机 台车驮运整个 架桥 机前行在首孔梁处就位 ，达到正常架设工况。 架桥机在进 行末孔 梁架 设 时，要在架设 末 2 孑 L 下导梁过q L n ff，就将下导梁提起到末孑 L 桥 台上 ， 把下导梁的桁架部分拆 除，只留下 3 2 m长 ，待架 完末 2孔梁 时，退 回并落到末孔桥墩上 ，再进行 架梁 2 原架桥机需要改进的方面 1 )下导梁纵移 问题 ，在下 导梁 纵 向移位时 ， 主要采用 的是安装在下导梁上 的卷扬机通过锚 固 在前墩顶上的定滑轮牵引钢丝绳 ，承载在导梁 下 面的被动托辊上前移。主要 问题 有 ：对导梁 的移 动方向不易纠偏，方向控制非常被动；导梁只能 向前移动 ，不能 向后移 动调整；卷扬机通过钢 丝 绳牵引，由于卷绳 而造成牵 引力方 向改变导致导 梁移动方 向容易改变 ，运行速度缓慢 ，工作效率 较低。 2 ) 由于将要架设 的合武单线 箱梁宽度变窄， 必须缩小架桥机支腿横 向间距 。既为 了满足运梁 车有足够 宽度 的运行 通道 ，又要保证箱梁对架桥 机支腿的受力 ，对支腿进行改制。 为了改变导梁 纵移 问题 ，对原 架桥机进行设 计改造 ，主要新制 了下导梁纵移起 重小车 ，改造 了主梁和托辊 。另外 ，将前 支腿 、中支腿和后支 腿上横梁缩短 ，以减小支腿 的横 向间距 ，增设 中 支腿和后支腿垫梁。改造后 ，架桥机下导梁过孔 快速便捷 ，方 向调整 灵活方 便 ，整机性 能稳定 ， 安全可靠，工作效率大大提高。 一 28 3总体改造方案 1 )将 J Q 6 0 03 2 D型下导梁架桥机 的主梁进 行 了改造 ，以便能在其上安装新制 的纵移起重小 车 ，用以提取下导梁尾端 ，带动其移 动过孑 L ；另 重新设计制造了承载下导梁 的带电机驱动的托辊 ， 驱动下 导 梁纵 移。架 桥 机改 造后 的结构 总 图 见 图 1 。 2 )前支腿 、中支腿和后 支腿上横梁改短，新 制中支腿和后支腿垫梁。 前支腿断面 1 后 支腿2 中支腿3 主梁4 后起重小车5 前起直 小车6 前 吊点7 前支腿8 运梁 台车9 一 F 导梁 1 0 运架桥 机台车1 1 托辊1 2 纵 移起重小 车 图 1 6 0 0 t 架桥机总 图 4 主体结构及功能 4 1 主梁 如图 2所示 ，主梁 由大板梁 、加劲桁 架及连 接系等组成。为了在 主梁上安 装纵移起 重 小车 ， 必须对主梁进行改造 。原 主梁是工字型板梁结构 ， 板梁面板上 已装有起重机的纵移轨道 ，无法在其 上安装纵移起重小车 的行走轨道 ，为 了解决纵移 起重小车 的行走轨道安装问题 ，另在两边主梁外 侧设计了对称 的 2根加劲桁架梁 ，并 与原工 字形 主梁横向通过节点板栓焊连接。将整个 主梁加 长 8 m，以满足 3 2 m梁的架设 。每侧桁架梁长度分 4 节 ，与原 工 字 主 梁 相 对 应 ，每 节 长 度 分 别 为： 1 2 m、8 m、9 1 m和 l 3 5 5 m。桁架梁采用 L 7 5 X 1 2的角钢和 1 4 0 X 6 0 8的槽钢及板厚为 1 2 m m 的钢板组成 ，材质均为 Q 3 4 5 C。 4 2下导梁 1 )下导梁结构 如图 3所示 ，下导梁 由蜂窝式箱形纵梁及桁 起重运输机械 2 0 1 1( 1 2 ) 幛 ， 重 一 一 一 印 1 垫梁2 横梁3 桁架式箱梁 图2 架桥机主梁结构图 架式箱 形纵 梁、横 梁 、纵 移托 辊及 吊点等组 成。 承托下导梁 纵移的纵移托辊可沿下 导梁底平面 的 方钢轨 自动 行走 。下导梁 上平 面铺 有 运行 钢轨 ， 以便运架桥机 台车驭运架 梁机 前行。下 导梁 由 2 片长 3 5 2 5 m箱梁和 2片长 2 0 m桁架组成 ，全长 5 5 2 5 IT I ，箱梁高 2 0 i n ，宽 1 7 7 5 m，分为 7个节 段 ，均为 Q 3 4 5 D钢焊接 而成 ，节段间均采用高强 度精制螺栓 连接。组成下 导梁 的 2片箱梁 作为运 梁车的通 道 ，前端 的桁架 为下导梁过孔 的引导部 分 ，桁架之 间采用销 接。桁架底 面腹板位置装 有 方钢轨 ，导梁过孔时导 梁的下 底面轨道支 承在托 辊上 ，纵移起重小车 提住 导梁尾部挑臂 与托 辊一 同驱动导梁 过孔 ；导梁顶 面的外侧 腹板上方装 有 重轨 ，是架桥机 的上部 结构过孔 的轨 道。导梁 尾 部还有挑臂、垫 梁、锁 紧装置 等，锁 紧装置 主要 是将导梁 与已架 混凝土梁联 系在一起 ，以防导梁 在运梁 台车上来 时整个 向前倾覆 。 1 1 2 上平面+ 1 ， 2 下平面 1 J 6 l 2 视 蹦 函 1 垫梁2 横梁3 桁架式箱梁4 蜂窝式箱梁 5 导梁锁紧机构6 挑臂 图3 架桥机下导梁结构图 起重运输机械 2 0 1 1( 1 2 ) 2 )下导梁纵移托辊 原架桥机托辊上 的托轮无 电机驱动 系统 ，只 是承载 下导梁 ，托轮 随下 导梁移 动而 被动运 转 ， 使得下导梁纵移 时摩擦 阻力增大 ，工效低 。针对 这一状况对 托辊进行改造 ，改造后 的下 导梁托辊 由2个主动托轮总成 、2个被动托轮总成、2套托 辊 自行驱动 机构和底梁组成 ，托辊 自行 驱动机构 悬挂在下导梁下部 ，可在导梁上 自驱动行走。2个 主动托轮 总成设 置有驱动装置 ，通过控 制系统控 制和纵移起重小 车同步驱动纵移下导梁过孑 L 。通 过使用 改造 后的托辊 ，下 导梁纵移阻力减小 ，驱 动灵活 ，制动快 ，拖轮 损坏率下 降，更加安全 可 靠，提高了架梁速度。 4 3下导梁纵移起重机 纵移起重机为横跨起 升系统的具有三维动作 的龙门起重 装置 ，安装在 主梁 的边桁架梁上 ，由 行走轮箱 、分配梁 、主梁 、滑移座 、横移液压缸 及主吊点液压缸等组成 。主 吊点液压缸用 于提升 下导梁 ，横 移液压缸用于顶推滑移座 。纵移起重 机行走机构采用 4个被动轮 、4个主动轮 ，电力驱 动 ，通过控制 系统实现 与下导梁纵移托辊 同步驱 动下导梁 ，可沿主梁全长运行 ，用 于纵移下导梁 及下导梁横 向微调适应 曲线梁架设 。通过纵移起 重机来带动下导梁纵移 ，速度快 ，纵 横 向微调方 便，工效大幅提高。 4 4 起升系统 起升 系统分为前、后起 重小车 ，每 台起 重小 车由 4台 1 2 t 慢速 电动卷扬 机及其底 座、起重横 梁 、定滑轮组 、动滑轮组 、分配梁、吊具 及起重 钢丝绳等组成。起重小 车固定安装在 架梁机主梁 上 ，动滑轮组与吊具通过分配梁铰接变 8吊点为 4 吊点 ，前起重小车卷扬机起重钢丝绳通 过平衡轮 串联解决 4吊点的超静定的问题，确保了起落梁 体过程中梁体受载均匀和起升机构安全 。起重小 车具有起 升、纵 向、横 向三维 动作功能 ，能保证 箱梁的准确对位安装 ，起升动作采用 电机一 减速 器一卷筒 滑轮组方式 ，纵 向、横 向微调采用液 压缸顶推 滑移方式。起重卷扬机采用 变频器无级 调速，平稳、可靠，卷扬机的高速轴和卷筒上均 设有制动装置 ，高速轴采用液压推杆制动器作 为 常规运行制动 ，卷筒采用液压钳式制动器 作为紧 急制动，确保 吊梁作业安全可靠。 一 2 9 4 5 后支腿 支撑中心距 由6 4 IT I 改为 4 0 m，并将单点支 撑改为 2点支撑 。支腿高度增至 8 0 m，上横梁相 应改短。后支腿由 1根支腿横梁 、2根弯曲腿组成 弯月型刚性 门架 ，与主梁 刚性 连接。可直接通过 混凝土箱梁 ，后支腿底部设有 4个 4 5 t 顶 升液压 缸 ，可顶升架梁机满足 中支腿开启时的需要。 4 6中支腿 中支腿 由 1 根支腿横梁 、2根支腿本体、分配 梁及展翼液压缸组成 刚性 门架，与前支腿 、主梁 形成架梁承载结构，中支腿支腿横梁与支腿本体 采用双销轴连接结构 ，拔 除 1个销轴后 ，通过展 翼液压缸伸缩可推动支腿本体相对支腿横梁转动， 从而实现架梁 时中支腿 刚性支 承、喂梁时 中支腿 展翼开启 。支腿横梁与支腿本体连接销轴采用液 压缸 自动拔 销，液压缸动作通过行程开关进行控 制。过孔时中支腿展翼 ，通 过 电动葫芦或手动葫 芦提起 中支腿分配梁放在后运架桥机 台车上 ，后 运架桥机 台车支承 中支腿过孔 ；运梁 台车运梁驶 入前中支腿展开 ，中支腿分 配梁锚 固，运梁 台车 驶入通过 中支腿分配梁上进入架桥机 内。为了站 位对齐 混凝土箱梁腹板 ，中心距改为 3 8 0 0 m m， 将与混凝土梁的接触点改为 3 4 0 0 mm。前支腿所 传递集中力较大 ，就在下方增 加 1根垫梁 ，通过 垫梁传递到桥墩，支腿高度增高至 8 0 m 。 4 7前支腿 前支腿由横 梁、支腿 本体 、斜 撑、底梁 形成 口字形架 梁承 载结构。支腿本 体上设 置有 牛腿 ， 在架梁机过孔时 ，该牛腿支承在运架梁机台车上 ， 驮运行走。为满足桥 台处支承 的需 要 ，前支腿设 计成拆装式分节结构。设有高、低位 牛腿 ，首孔 、 倒数第 2孔 过孔 时使用高位牛腿 ，此时需拆 除前 支腿底节及低位牛腿。单线桥桥 墩尺寸较小 ，且 前支腿所传递集 中力较大 ，就在前支腿下方增设 垫梁站在桥墩上 ，通过垫梁上的垫块传递到桥墩。 4 8 运架桥机台车 运架桥机 台车 由前 、后 2组 台车组成 ，用 于 驮运架梁机运行。前 台车 由 4组主动轮箱 、车架 及牛腿等组成，线距 3 5 3 0 m m，台车最小总宽度 4 2 0 0 m m，能通过各支腿在下导梁顶面行走，台 车总高9 8 8 m m 。满足下导梁上尾孔桥台时的高度 要求 ；后 台车 由 4组 主动轮箱、辅 助轮箱 、车架 一 3 0 一 及牛腿等组成 ，由于中支腿支承运架桥机后 台车， 后台车部分需 通过 中支腿 ，故 后 台车线距 2 6 0 0 m m，为了与前台车同步另设置了线距 3 5 3 0 mm辅 助轮， 并通过中支腿部分的辅助轮箱设为可旋转 的。通过辅助轮箱旋转从而达到台车在行走过程 中由于行走轨距 的改变 ，而实现切换 。驮运架梁 机运行时 ，架梁机前支腿支承在运架梁机前 台车 牛腿上 ，中支腿支承在运架桥机后台车牛腿上 。 4 9 前 吊点 前 吊点 由起重横梁 、提升液压缸、纵移装 置 和分配梁等组成 ，用 于协助纵移起重机 实现下导 梁首孔进入桥位 和末孔脱 离桥位。在首孔 时，当 架桥机行走 到位后前 吊点提住下导梁 以便拆除临 时支架 ；在正常桥位时主要协助跳托辊 ； 在末孔 时 ，前吊点在架桥机提起混凝 土梁 的情况 下 ，与 纵移起重机一起 将导梁送 出桥台，并 在末孔将导 梁落到待架桥位让架桥机过孔 。 4 1 0 电气系统 电气系统由供 电系统、控制 系统 、监控 系统 、 照明系统组成。 1 )供电系统 ：架桥机 自带 1台 2 8 0 k W 柴油 发电机组 ，供 电电压及 频率 ：A C 3 8 0 V 2 2 0 V 5 0 H z ；接地制式 ：三相 四线 中性点不接地 系统 ，起 动方式 ：直流 2 4 V蓄 电池起动。 2 )控制系统 ：架桥机的控制系统主要 由架梁 机控制系统 和运架桥机 台车控制 系统组成 。架梁 机控制系统采用三菱 G O T 9 7 0型 l 0 “ 彩色触摸屏 为整个系统的监控人机界面 ，三菱 Q系列 P L C为 主站，根据功 能分 区，下设 卷扬机子 站、纵移起 重机子站 、前支腿子站 、后 支腿子站及托辊子站 等 5个子站。各子站均由三菱 F X 2 N系列 P L C及通 讯模 块及其他 功能模块 组成 。主站 与各子 站 间， 通过 C CL I N K通讯协议组成 1 种可以同时进行控 制和通讯 的高速现场总线型网络。架梁机各机 构 既能在操作 台上进行集 中控制操作 ，也能在 子站 上进行本地操作 。 3 )监控系统：在架桥机适当部位分设 4个全 天后彩色摄像头，同时对 4个作业面进行摄像， 现场情况 画面经分 割器 ，可同时显示 在彩色液 晶 显示器画面上 ，也可有选择地显示 1个 画面。画 面录像可由硬盘录像机进行存盘保留。 4 )照明系统 ：为便于夜间作业 ，主梁底部设 起重运输机械 2 0 1 1( 1 2 ) 四梁双小车铸造起重机的结构尺寸设计 董炜李会勤 大连重工 起重集团有限公 司 大连1 1 6 0 5 2 文章编号 ：1 0 0 1 0 7 8 5 ( 2 0 1 1 )1 2 0 0 3 1 0 4 炼钢厂加料跨和钢水接受跨大多采用 4梁双 小车铸造起重机 ，而铸造起重机 的结构 尺寸与炼 钢工艺及厂房建筑是 密切相关 的 ，这些 尺寸如 出 现错误或选取不 当，会造成起重机不能满 足工艺 要求，甚至无法使用。为此，有必要在设计中首 先确定这些尺寸 。 1 主要结构参数 1 1 与建筑有关的尺寸和项 目 图 1中给 出与建 筑有关 的尺寸 。其 中有跨度 S，高度 日，轨道 中心至起重 机外 端距 离 b ，主梁 弯板垂直端面至起重机轨道 中心距离 ，大 车缓 冲器高度 ，司机室平台端边至起重机轨道中心 距离 ，司机室底 面至起 重机轨道上平面 的距离 ，大车导电架安装尺寸 0 、0 、0 。 、L ，起重机 端边至厂房建筑的最小安全距 离 厶，起重机最高 点至厂房屋架下悬 的最小安全距离 。此外 ，为 了起重机车轮踏面与起重机所在厂房的轨道匹配， 图1 铸造起重机结构尺寸示意图 有 6盏投光灯 、主梁前 、后各装有 1 盏范光灯。维 修走道 、纵移起重小车等处装有数盏防水灯。 5 结束语 该架桥机已于2 0 0 9年 4月成功完成合武铁路 WH Z Q一 2标 5 3 4片单线 6 0 0 t 混凝土简支箱梁 的 架设 。在架梁过程 中，每天架梁最多可达到 4片 ， 架梁 速度 快 ， 安 全可 靠 ，顺 利完 成 了架梁 任务 ， 保证工期 ，赢得 了业 主的好评 ，创 造了较好 的经 济效益 。该架桥机改造主要表现为 ： 1 )利用纵移起重小车驱动下导梁纵移，速度 快，前行和后退微调方便，横向调整快捷，容易 保证运行方向，导梁工作安全可靠； 2 )利用托辊的主动驱动托轮驱动下导梁，使 起重运输机械 2 0 1 1 I 1 2 ) 得下导梁 的移动阻力减小 ，速度提高 ，而且不 易 损坏托辊 。提高了工效 ，节约了成本 ； 3 )在主梁上增加了边桁架梁 ，自重减轻，制 造安装简便，节约了材料； 4 )经过改造 ，充分利用 了闲置 的原有设备 ， 节约 了制造成本。 参考文献 1 G B 3 8 1 1 1 9 8 3 起重机设计规范 S 2 陈绍蕃 钢结构设计原理 M 北京：清华大学出版 社 2 0 0 5 作者地址 ：武汉中铁大桥局股份有限公司武汉分公司 邮 编：4 3 0 0 5 0 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 3 3 1