探究履帶式吊管機的改進技術(shù)

【摘 要】履帶式吊管機是大口徑長輸管道施工需用到的機械設(shè)備，隨著我國建設(shè)事業(yè)近年來的不斷發(fā)展，對履帶式吊管機的需求量也在逐漸增加，而且新時期大型工程的建設(shè)對履帶式吊管機的運用提出了更高的要求，傳統(tǒng)的履帶式吊管機已經(jīng)不能滿足當(dāng)前工程發(fā)展的需要，對其進行及時有效的改進已經(jīng)勢在必行，基于此，本文對當(dāng)前履帶式吊管的改進技術(shù)進行了積極探討，以期能為業(yè)內(nèi)同仁提供有益的參考。

【關(guān)鍵詞】管道施工；履帶式；吊管機；改進技術(shù)

履帶式吊管機在是石油天然氣管道鋪設(shè)專用關(guān)鍵設(shè)備，而隨著近年來長輸管道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的不斷完善，作業(yè)地形和環(huán)境日趨復(fù)雜，對履帶式吊管機的作業(yè)能力以及可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。根據(jù)筆者對當(dāng)前國內(nèi)外同類產(chǎn)品和現(xiàn)有技術(shù)的了解，以及對我國當(dāng)前石油天然氣等長輸管道的分析，得出了新型履帶式吊管機優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)與方向，新時期的履帶式吊管機應(yīng)當(dāng)向作業(yè)精度高、運行穩(wěn)定以及提升主要性能指標(biāo)和保證施工安全等等方向發(fā)展。筆者的本文為履帶式吊管機的優(yōu)化及改進技術(shù)等作了詳細(xì)的分析與運用，最終的目的是實現(xiàn)上述優(yōu)化及改進目標(biāo)。

一、履帶式吊管機總體結(jié)構(gòu)的改進與分析

（一）吊管機總體結(jié)構(gòu)的改進優(yōu)化方案

為更適應(yīng)的新時期是石油天然氣管道鋪設(shè)對履帶式吊管機的需求，筆者對當(dāng)前的履帶式吊管機進行了總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，具體操作是以履帶式推土機為機體，并在機體的一邊安裝液壓配重機構(gòu)，在另一邊安裝吊臂。通過優(yōu)化吊臂結(jié)構(gòu)減輕吊臂自重或液壓配重機構(gòu)上安裝主、副液壓絞車，從而達(dá)到提高履帶式吊管機的起吊能力和穩(wěn)定性，經(jīng)過這種改進，在吊管機重量不變的情況下，使得吊管機起吊平衡力矩得到增加，以此來減輕吊管機的整機重量提高了吊管機的穩(wěn)定性[1]。

進行優(yōu)化改進后的履帶式吊管機結(jié)構(gòu)如圖1，主要有以下優(yōu)點：

1、為適應(yīng)管道施工的要求，在吊管機機體的一側(cè)上安裝吊臂，在另一側(cè)安裝配重平衡機構(gòu)。兩側(cè)安裝位置相對于吊管機對稱且形式相同，這樣就可以根據(jù)施工要求選擇合適的安裝形式以適應(yīng)復(fù)雜工況的使用要求。

2、在配重機構(gòu)的支架板上安裝液壓絞車，并將液壓絞車重量和配重塊一起作為可變平衡配重的重量。優(yōu)化后的吊管機，通過改變液壓絞車的安裝位置，增加了起吊平衡力矩且沒有增加吊管機自重。

圖1 優(yōu)化改進后的履帶式吊管機結(jié)構(gòu)圖

（二）吊管機配重的布置和設(shè)計原理

1、履帶式吊管機配重的布置

吊管機配重機構(gòu)的主要作用是通過改變配重塊的力臂來改變平衡力矩，以此來平衡起吊傾翻力矩，使吊管機重心在安全范圍內(nèi)改變，而不會發(fā)生傾翻。原吊管機設(shè)計的配重機構(gòu)，如圖2所示[2]。

圖2 吊管機配重布置圖

2、吊管機配重的設(shè)計原理

四連桿機構(gòu)在沒有特定要求的吊管機配重機構(gòu)設(shè)計中被經(jīng)常使用，有特定要求的才使用復(fù)雜的多桿結(jié)構(gòu)。在對配重機構(gòu)的設(shè)計時，仍然使用四連桿機構(gòu)，配重機構(gòu)兩個液壓缸一端與配重箱鉸接，另一端與L梁鉸接。配重箱與吊管機機體鉸接。

吊管機在空載行走時，配重機構(gòu)的液壓缸處于收回狀態(tài)，配重塊未被推出；吊管機吊載重物時，液壓缸向外伸，配重箱在液壓缸的作用下也同時向外伸，與此同時吊管機重心也隨之向配重箱移動而改變，直到液壓缸完全打開，配重箱完全展開；吊管機完成吊載重物時，液壓缸向內(nèi)收縮，直到配重箱處于完全收回狀態(tài)。

二、履帶式吊管機液壓系統(tǒng)在使用中的不足及改進

（一）不足之處

1、吊臂卷揚馬達(dá)、吊鉤卷揚馬達(dá)的進出油口側(cè)無補油閥，無法消除馬達(dá)旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象，會引起液壓系統(tǒng)的氣蝕和噪聲；同時，它的提升側(cè)無安全閥，無法消除液壓系統(tǒng)的超壓現(xiàn)象，會引起軟管爆破等零件損壞事故，更為嚴(yán)重的是當(dāng)起升力矩接近液壓馬達(dá)的制動力矩時，吊管機會出現(xiàn)滑鉤現(xiàn)象。

2、當(dāng)前履帶式吊管機采用的吊臂限位方式，由于電磁閥通油能力所限，會引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱。

3、當(dāng)前的履帶式吊管機在施工過程中，一旦發(fā)動機運轉(zhuǎn)，先導(dǎo)控制油即處于溢流狀態(tài)，不利于先導(dǎo)泵和先導(dǎo)液壓系統(tǒng)工作。

（二）履帶式吊管機液壓系統(tǒng)的改進

1、分別在吊臂卷揚馬達(dá)，吊鉤卷揚馬達(dá)的進出油口側(cè)增加補油閥；在其提升側(cè)增加安全閥，這樣既保證了吊管機提升重物時的安全，又可以消除液壓系統(tǒng)的氣蝕和噪聲。

2、將吊臂限位用的行程換向閥與吊臂換向閥上的先導(dǎo)控制油路相連，當(dāng)?shù)醣圻\動到上止點時，行程換向閥處在接通位置，吊臂換向閥上的先導(dǎo)控制油與回油相通，吊臂換向閥

在彈簧復(fù)位力作用下返回中立位置，吊臂運動停止。采用這種吊臂限位方式，既不需要溢流閥、電磁閥，也不需要過多的管路，只需很細(xì)小的一根油管即可，既保證了吊臂限位可靠，又不致引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱[3]。

3、對于采用先導(dǎo)操縱液動多路閥的液壓系統(tǒng)，吊管機開機后如果長時間不操作工作機構(gòu)，先導(dǎo)溢流閥會長時間處于溢流狀態(tài)，引起先導(dǎo)液壓油溫升過高，這對于先導(dǎo)液壓系統(tǒng)的工作是不利的。改近后的液壓系統(tǒng)，在先導(dǎo)溢流閥的遙控口上增加一截止閥，當(dāng)工作機構(gòu)長時間不工作時，打開截止閥，使先導(dǎo)溢流閥卸荷，這樣既可以鎖定工作機構(gòu)，又可以避免先導(dǎo)溢流閥溢流發(fā)熱。當(dāng)需要吊管機工作時，關(guān)閉截止閥，先導(dǎo)溢流閥卸荷油路被切斷，吊管機轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。

改進后的液壓系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到. 型吊管機上，使用效果良好，消除了山上述液壓系統(tǒng)中存在的不足。

圖3 優(yōu)化改進后的單泵供油先導(dǎo)操縱液壓系統(tǒng)

三、當(dāng)前新型吊管機施工中存在的問題及改進

（一）當(dāng)前的新型吊管機在縱向坡面工作時，均存在一定的傾覆危險。對于吊管機，如果單側(cè)承重，嚴(yán)禁配重向下傾斜施工，即使是空載，如果平衡重相對于起吊裝置向下傾斜，車輛不能迂回繞行時，需要將平衡重卸下行駛； 橫坡作業(yè)時，機車側(cè)向穩(wěn)定性對路面變化引起的荷載較為敏感，為避免意外翻車發(fā)生，一般需要安裝防翻車駕駛室。從側(cè)向穩(wěn)定性角度，為改變吊管機縱坡行駛能力，改造時，平衡配重應(yīng)該能夠自動改變方位，以使履帶均勻承壓。就目前使用的吊管機整機布置形式來看，其改進主要仍是針對底盤結(jié)構(gòu)和駕駛室防護兩個方面，另外，平衡配重不宜加工成整體鑄件，而應(yīng)采用片式配重，以方便拆卸、搬運。由于工程車輛一般較重，負(fù)載后履帶比壓增大，重心位置發(fā)生不確定變化，低重心有利于車輛的穩(wěn)定施工作業(yè)[4]。

（二）采用前后輪驅(qū)動，可以有效避免車輛在爬坡或越障時一端翹起，有助于提高爬坡能力和坡面駐留能力，但由于需附加額外傳動裝置和增大功率，成本增加較大。

（三）由于在管道施工中管件多為細(xì)長直管、彎管，一般均置于一側(cè)吊運，單側(cè)重力增加，鋼管在運送過程中會出現(xiàn)擺動。采用背管方式運送鋼管，運載物與車輛重心重合，有助于增加車輛的穩(wěn)定性，但是，背管需要增加自動裝卸裝置，同時，需要對起吊機構(gòu)進行合理改進，以適應(yīng)對口、焊接作業(yè)需要。

（四）從工作裝置的布置形式和靈活性以及多功能化要求來看，吊管機的操作平臺應(yīng)能夠進行旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)運管、補管和對口作業(yè)的需要。可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤式底盤，能夠根據(jù)作業(yè)需要，改變車輛重心，使操作人員視野增加，具有更大的適應(yīng)性和靈活性。

（五）三腳支架型履帶車輛底盤，可以方便對張緊輪和整機重心進行調(diào)整，履帶與驅(qū)動輪包角增大，阻力減小，受力得到改善，使用壽命增強。由于重心整體稍前移，爬坡能力得到改善。但是，為安裝拖輪，底盤支架整體重心有所增高，側(cè)向穩(wěn)定性相對減弱。

四、結(jié)束語

綜上所述，對現(xiàn)有履帶式吊管機的改進是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從吊管機的整體結(jié)構(gòu)及液壓控制系統(tǒng)等等各方面去進行優(yōu)化改進，通過各種改進技術(shù)的運用，最終使得改進后的履帶式吊管機可滿足當(dāng)前石油、天然氣等大型管道施工的各種要求，進而推動我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展。

【參考文獻】

[1]張具安.履帶吊管機總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的研究[D].河南科技大學(xué)，2011.

[2]馮俊，王瑞霞，孫彥東.一種應(yīng)用于履帶式工程機械的輔助制動系統(tǒng)[J].工程機械，2012，04：9-11+6.

[3]王放，吳江橋，魏秦文，王福斌，邵云巧.吊管機結(jié)構(gòu)改進與施工安全措施[J].起重運輸機械，2014，03：88-90+103.

[4]楊超.履帶式工程機械坡道制動性能分析與改進方案[J].工程機械與維修，2013，02：162-164.