多門朗全液壓橋面吊機國產化改造

冷志堅　崔洪譜

【摘要】多門朗全液壓橋面吊機的國產化改造后橋面吊機的使用成本以及鋼絞線夾片的采購周期顯著降低，橋面吊機夾片的清洗頻率降低，通過對液壓系統的改造提高提升系統的安全性。巧妙的運用行走輪代替后行走軌道和油缸，使行走機構的靈活性和自動化程度大為提高，減少行走過程的人工干預提高了行走效率。多門朗橋面吊機國產化改造降低了吊機的使用成本，提高了作業的安全性和作業效率，對我國橋梁施工裝備的發展有一定的推動作用。【關鍵詞】橋面吊機；行走機構；液壓提升系統；行走輪1、引言目前國內外普遍應用的橋面吊機按提升系統不同分為卷揚系統提升橋面吊機和液壓系統提升橋面吊機，其中卷揚系統提升橋面吊機又有變幅式和固定式兩種形式，橋面吊機行走方式主要采用油缸軌道步履式移動。卷揚提升橋面吊機提升速度可達100 m/h但隨著吊裝重量的增加，鋼絲繩倍率增加，提升速度下降，系統的安全性關鍵在減速器低速軸和卷揚機剎車的性能，鋼絲繩損壞將導致整個系統崩潰，此外吊機的自重重，定位精度低。液壓提升橋面吊機提升速度為30 m/h，提升速度基本恒定，系統的安全性關鍵在于鋼絞線的錨固性，單根鋼絞線的磨損對吊裝安全影響不大，鋼絞線更換方便，系統定位精度高，3個方向均可達1mm范圍以內，且該吊機結構自重輕。英國多門朗全液壓橋面吊機在引入國內初期在國內同類橋梁施工裝備中處于領先水平，與卷揚提升橋面吊機相比具有結構自重輕、調位精度高，安全性能好的優點。但在使用過程中每次吊裝前都要清洗更換主千斤頂夾片，吊15片梁后必須更換鋼絞線，夾片和鋼絞線均需國外進口，采購周期長使用成本高，此外該橋面吊機有三條行走軌道分左、中、右布置，采用后軌道驅動，橋面吊機行走時前支點下左右兩側軌道必須人工挪動就位，行走效率低，人工勞動量大，因此有必要進行國產化改造。2、橋面吊機改造利用原吊機存在施工成本偏高，施工不便等問題將原橋面吊機進行國產化升級改造。改造分為兩個主要部分一是對液壓提升系統進行改造使能適應國產鋼絞線和夾片的應用，二是對行走機構進行改造，主要思路是用行走鋼輪來替代后走行軌道和油缸。橋面吊機（改造后）整體結構示意圖如圖1中所示。2.1提升機構改造原液壓提升機構主要為適應進口鋼絞線和夾片設計的，國產夾片和鋼絞線不能用于該液壓提升系統，對原液壓提升系統結構進行適應性改造使其能滿足國產夾片與鋼絞線的使用要求，改造后的液壓提升系統結構如圖2中所示。液壓提升機構主要由主油缸、上錨、下錨組成，主油缸在上下錨中間，主油缸活塞頭通過過渡板用螺栓與上錨相連，主油缸外缸套與下錨通過支撐環螺栓連接。上下錨主要零部件為錨具，夾片與彈簧相配合裝在錨具的楔形孔內。通過對液壓提升機構上下錨結構進行改造國產夾具與鋼絞線能很好的用于該液壓提升系統。為增加提升機構的吊裝安全性對提升機構的液壓系統進行改造，與原液壓系統相比在上下錨具油缸的油路進出處增加一個三位四通電磁換向閥，增加該電磁換向閥后，上下錨夾緊方式為主動夾緊，且上下錨具由原來的緊錨、松錨兩種狀態變為緊錨、松錨和浮動三種狀態。浮動狀態是處于緊錨和松錨之間的一種狀態，一旦出現鋼絞線往下溜的情況錨具油缸由浮動狀態能轉變為緊錨狀態，顯著提高吊裝安全性，改造前后提升機構液壓原理圖見圖3、圖4所示。2.2行走機構改造原行走機構有左、中、右三條行走軌道，以后部中間行走軌道為驅動軌道，橋面吊機向前行走時，為增加橋面吊機的縱向穩定性和提供足夠的推進反力，后行走軌道必須與橋面用螺栓進行錨固，橋面吊機前支點分別落在前部左右側軌道上，左右側軌道上無驅動油缸，縱移時需要人工挪動就位以便橋面吊機前支點在軌道上滑動。原橋面吊機向前縱移，受軌道長度限制一次只能前移3m，吊裝完成15m長的節段鋼箱梁后，準備吊裝下一節段時需要向前縱移5次，5次松開和錨緊后軌道，需要5次人工挪動就位三條軌道，因此原橋面吊機行走時效率低需要投入的人工多。通過分析橋面吊機結構受力可知，吊裝工況下橋面吊機后錨點是受拉的吊機尾部上翹與后軌道幾乎不接觸或對后軌道壓力較小，橋面吊機行走時由于整機重心在前支點附近，前軌道幾乎承擔了整機絕大部分的重量，后軌道壓力較小。根據這一結構受力特性，對原橋面吊機行走機構進行改造，在原后錨橫梁上增加行走輪代替原后行走軌道和驅動油缸，在前部左右兩側的行走軌道上增加驅動油缸，以前軌道為驅動后行走輪從動支撐，行走時前軌道上驅動油缸伸縮運動驅動整機前移，軌道在油缸的拉動下自動向前梭動，整個行走過程不需要人工干預，行走靈活自動化程度高。行走時行走輪輪壓較小，用行走輪代替行走軌道也較易于實現，如需增加整機行走過程的縱向穩定性，可在后錨點兩側適當增加配重。改造前后的后行走軌道與行走輪見圖5和圖6。3、應用效果分析多門朗橋面吊機經國產化改造后成功應用于某長江公路大橋C、C1、C2梁段鋼箱梁的施工，鋼箱梁最大重量450t，由兩臺橋面吊機抬吊作業，將運梁船（鋼棧橋）上的鋼箱梁段，安全地提升至橋面進行精確對位和拼裝。經過較長時間的施工檢驗，改造前后橋面吊機作業功效對比分析如表1中所示。如上表所示國產化改造后，延長了夾片的更換周期，簡化了夾片清洗與更換程序，減少了橋面吊機行走就位時間，提高吊裝的安全性。4、結論綜上所述，在橋面吊機國產化改造過程中主要創新點如下：1）液壓提升機構設計。重新設計液壓提升千斤頂的上下錨結構，滿足國產鋼絞線和夾片的使用，升級優化上下錨的液壓系統，采用主動夾緊錨具，使得上錨具和下錨具有三種狀態：緊錨、松錨和浮動，提高了吊裝作業的安全性，改變了鋼絞線的夾緊方式，提高夾片清洗周期，不需要每次都清洗夾片；2）行走機構設計。增加前行走軌道驅動油缸，去掉后走行軌道和驅動油缸，在原后錨橫梁上增加行走輪，吊機行走時由前行走油缸驅動下，后行走輪在整機的帶動下在橋面上移動，挪動軌道時用頂升油缸將整機頂起，依靠油缸的伸縮，把前軌道往前移，整個過程不需要額外的人工作業，行走自動化程度高，靈活方便，行走就位效率高。參考文獻：[1]沈斌，謝發祥. 南京長江第三大橋鋼箱梁橋面吊機及梁段吊裝工程.世界橋梁，2006，3.[2]陳鳴，吳啟和，羅承斌，肖文福. 蘇通大橋多功能橋面吊機設計與使用.中外公路，2008，5.[3]王福勝. 變幅式橋面步履吊機施工技術.公路與汽運，2014，3.[4]周建林，張旭. 夾片群錨錨固性能的參數研究.橋梁建設，2008，3.[5]費漢兵，單繼安，馬偉杰，王志剛. 預應力鋼絞線用夾片錨具硬度的探討.施工技術，2014，18.