強夯機結構研究及起升機構壓繩器的改進

田洪杰 侯文禮

摘?要：起升機構在強夯上作為使用最頻繁的幾個部件之一，它使用的好壞很大程度上影響施工的效率，越來越受到大家的關注，但是作為附件的壓繩器卻很少得到關注。本文針對施工中出現的壓繩器問題提出了一些改進建議，為后續壓繩器的設計提供了一定的參考。

關鍵詞：強夯機;起升機構;壓繩器

起升機構作為工程機械常用的裝置，在履帶式起重機、強夯機、旋挖鉆機上得到了廣泛的應用。作為強夯機的起升機構具有提升能力強、操作頻繁等狀況，所以很容易造成故障，因此越來越得到大家的關注，但是作為起升機構的附件壓繩器關注的程度要小一點。本文介紹了起升機構壓繩器的工作原理，并針對施工過程中出現的壓繩器問題進行分析，對壓繩器提出了一些改進建議，希望對后續壓繩器的設計能起到一定的指導作用。

1 強夯機設備基本構成

強夯機主要用于處理土石方填平后的地基，作為一種特種機械設備，其具有起升、變幅以及回轉等機構構成。隨著技術成熟以及設備制造成本的下降，目前該設備被廣泛的應用于工業以及民用建設項目當中。履帶式強夯機在外形方面與常規強夯機不存在明顯的差異，其主要結構包括有臂架系統、人字架、配重組以及其他上車系統，整個系統由履帶行走攜帶并實現起升、變幅以及回轉行走等動作。在強夯機的使用過程中，還需要配備行走機構來進行使用，通過添加筋板的方式確保其能夠順利的完成泥濘地面上的行走能力。在轉臺設計中通過添加動力系統、人字架以及防后傾裝置等，可以在確保基本使用功能的前提下進行必要的操作，這樣才能夠確保系統的穩定性。

2 強夯機液壓系統分析

在整個強夯機的液壓系統設計過程中，主要涉及到行走機構、起升機構、變幅機構以及回轉機構四個機構，其構成了多泵系統，現分析如下。

（1）行走機構。行走機構的液壓回路主要包括兩套類似的回路，分別用于驅動左右兩側的液壓馬達來帶動設備進行行走。在這個過程中，壓力油從主閥出來，經過回轉接頭、液控閥、梭閥進入到制動器當中，隨后壓力油打開，單向閥進入到馬達內部從而實現履帶行走。在這個設計中，為了確保設備的安全性與運行的穩定性，還在油路中添加了安全閥的設計，搭配二位三通的調速裝置，這樣就可以通過對回油節流口進行調節的方式來實現行走機構回油流量的控制工作，這樣就能夠確保履帶式抓斗起重機能夠適應設備的行走速度，實現更為精準的速度控制。

（2）起升機構。起升機構的液壓回路設計需要配合控制手柄來完成，所以可以借助于手柄液壓油進行起升機構的調整，調整的內容包括上升、下降兩個主要動作。除此之外，在手柄動作按鈕按下后，此時機構才可以動作，隨后手柄控制電磁閥的開度，并進行起升高度的調整。在制動器打開時，馬達也會旋轉，隨后驅動的卷筒也會進行相同轉速的旋轉，此時鋼絲繩就可以有節律的上升、下降了。

（3）變幅機構。變幅機構的液壓回路設計原理較為簡單，其同樣采用了手柄控制的模式，在回路當中利用變量馬達來提供動力，采用二位三通閥的壓差效果來實現變量缸活塞桿的移動，這樣一來馬達的斜盤傾角的控制就可以在一個更加穩定的條件下實現，此時馬達可以調整成不同的轉速，通過這樣的方式來進行變幅控制，對速度進行精準把握。

（4）回轉機構。回轉機構是強夯機最為重要的一個機構，所以在進行液壓回路的設計時也需要投入更多的時間和精力。該回路同樣采用了手柄控制的方式，借助于換向閥來實現整個設備的回轉控制，回轉機構在額定的轉速條件下運轉，通過換向閥來回到中位，隨后馬達油口突然封閉，可以實現回轉機構的制動，此時液壓馬達必然會面臨較大的回轉力矩的影響而出現機構的慣性，會向前方繼續運行一定的角度，這個時候可能會導致回路油壓異常升高，從而來不及排出這部分油。所以，可以采用安裝緩沖閥的方式來解決這個問題，借助于緩沖閥進行油路的補充，從而使得馬達能夠回轉一定的角度，有效降低回轉機構的制動慣性和加速度的變換，確保系統的穩定性。在回轉液壓回路的設計過程中，緩沖補油設備是一個很關鍵的設備，在回轉操作時回油路也始終保持在一定的背壓狀態，這樣就可以有效降低換向帶來的不利沖擊。

3 壓繩器原理

起升機構作為重要的動力輸出源，它性能的好壞在一定程度上決定了整車的作業效率。壓繩器作為其上一個附件。其主要作用是防止鋼絲繩反彈帶來的安全隱患，而且有利于鋼絲繩的順利入槽，減少鋼絲繩的勒繩及磨損。

4 故障現象及原因分析

強夯機在施工過程中，起升機構操作頻繁，承載力大，需要承受瞬間失重的交變載荷，這樣容易造成鋼絲繩反彈，持續不斷的反彈容易造成擋繩架損壞。壓繩器在工作過程中由于制造誤差等因素的影響，導致托輥間隙加大，很容易造成勒繩。由于初期設計時托輥形式為尼龍輥，鋼絲繩在托輥上的瞬時速度快，會加劇尼龍輥的磨損。同時彈簧力的大小也決定了托輥和鋼絲繩之間的力。在施工過程中曾出現過托輥間隙增加及銷軸斷裂的情況。

原因過程分析：在施工過程中由于托輥間隙增大，導致鋼絲繩勒進托管進而導致膨脹銷斷裂。鋼絲繩勒進間隙中去后導致軸受力情況改變，變為簡支梁結構，進而導致銷軸斷裂。

在使用過程中還出現過安裝彈簧的板拉彎的問題，主要是板的強度不合適。

5 改進措施

為避免在施工中出現上述問題，我們隊現有的壓繩器機構進行了一下幾點優化改進：

（1）更改托輥固定方式，將原來的膨脹銷取消改制成軸端兩側用螺栓固定以此來防止托輥左右竄動。對于軸的竄動，將軸和固定連接板用螺釘連接以此來防止軸竄動。

（2）托輥單獨旋轉，用雙軸承，鋼絲繩和誰接觸，誰轉動，同時再托輥上增加油杯，隨時打油潤滑軸承。

（3）銷軸的材質加強，防止出現銷軸斷裂的情況

（4）托管采用鋼制托輥，減小磨損

（5）壓繩器彈簧支架加強，防止彈簧拉彎

6. 總結

改進后在施工過程中未出現銷軸斷裂及異常磨損情況，改制效果良好，為以后此類問題提供了一種解決思路。

參考文獻

[1]?成大先.機械設計手冊[K].北京：化學工業出版社，2003.

[2]?高廣銀. 強夯機臂架系統動力學性能研究[D].長安大學，2016.

[3]?周波，尚君輝，朱發浩，李懷勇，魏光輝.強夯機臂架及整機晃動試驗測試及分析[J].工程機械，2016，47（07）：20-25+6.

[4]?遲月.強夯機預應力臂架結構疲勞特性分析[D].大連理工大學，2014.