1000噸凹體運梁車液壓頂升系統設計

劉立志 王大江 羅利軍 張司博

摘? 要：1000噸運梁車的頂升系統對于預制箱梁從運梁車上起升性能起著至關重要的作用。針對1000噸運梁車的頂升系統，通過詳細計算，得出頂升力。考慮1000噸運梁車的額定起升速度，對液壓系統進行設計，使其滿足最大負載時起升的需要，保證1000噸運梁車在額定負載時以額定速度正常頂升和下降;同時，使得頂升油缸起升下降穩定，不超速，并在實際運用時取得了良好效果。

關鍵詞：1000噸凹體運梁車;液壓頂升;平衡閥

中圖分類號：TD422? ? 文獻標識碼：A

隨著我國八縱八橫高速鐵路的快速發展，高速鐵路設計的工程師們研發、設計了一種40米長，900多噸重的鋼筋混凝土預制梁，為了滿足在橋梁、隧道等場地運輸此種箱梁、同時喂此預制箱梁給架橋機及馱運架橋機轉場等工作，秦皇島天業通聯重工科技有限公司的工程師們設計了1000噸凹體運梁車。此運梁車結構采用全新的凹體超低設計，滿足運梁車駝預制箱梁鉆過隧道工況，已經申請發明專利[1]。

1000噸凹體運梁車是按照中國高鐵設計速度250km/h、350 km/h等專供旅客列車行駛的路網鐵路40m、32m雙線混凝土箱式整孔鐵軌梁要求專門進行設計和生產的。該車是“在機械骨架上增加液壓系統肌肉與電氣控制系統大腦”而形成的高新技術機械人產品。該車采用馬達驅動、液壓轉向、各個懸掛液壓分區以及懸掛缸上升下降調整車架水平。采用先進的西門子控制器來控制整車實現轉向、行走、車架上升、下降及整車調整水平，為了整車控制起來更加方便，該車擁有多種轉向模式例如半八字轉向、八字轉向、斜行、直行等。該車駕駛非常方便，有遙控器，駕駛人員可以拿遙控器在整車外駕駛近距離靠近架橋機。

1000噸凹體運梁車能夠把中國高鐵設計速度250km/h、350 km/h等專供旅客列車行駛的路網鐵路40m、32m雙線混凝土箱式整孔鐵軌梁從預制場地通過便道、鐵路路基、橋梁（包括剛構連續梁、鋼混結合連續梁等）、隧道等運輸到橋機架橋工作位置，并與架橋機協同作業來實現混凝土箱式梁的架設。當1000噸架橋機需要在該標段反向架梁時，架橋機能夠被該運梁車運輸至反向工作位置，并可在馱橋機工況順利通過專供旅客列車行駛的鐵路隧道。

1000噸凹體運梁車由車架總成、小車總成、懸掛總成、驅動橋總成、從動橋總成、制動橋總成、動力總成、轉向總成、電氣系統和液壓系統等部件組成。此運梁車液壓系統還包括行走驅動系統、轉向系統、懸掛系統、支撐系統、頂升系統[2]。

為了滿足1000噸凹體運梁車裝載上制梁廠預制混凝土軌道梁后能夠順利鉆過隧道工況，秦皇島天業通聯重工科技有限公司的工程師們設計將預制混凝土軌道梁直接放于1000噸凹體運梁車車架縱梁上。當1000噸凹體運梁車運輸預制混凝土軌道梁到達架梁現場且在喂梁之前，需要用頂升缸將預制混凝土軌道梁頂起，使得駝梁小車進入預制混凝土軌道梁下邊好準備喂梁，如圖1所示。因此，1000噸凹體運梁車頂升系統設計的好壞直接決定著運梁車能否順利喂梁。

1 1000噸凹體運梁車頂升系統要求

為了保證1000噸運梁車頂升和下降預制混凝土箱梁的正常操作，其頂升系統應滿足如下要求[3]：

（1）具有足夠的頂升功率。當箱梁滿足額定載荷1000噸時，頂升系統能夠使箱梁以0.6米/分鐘的速度起升和下降;

（2）起升和下降速度穩定，尤其是當箱梁下降時，箱梁不能超速，以保證箱梁的安全;

（3）頂升系統頂升或下降箱梁過程中或結束后無論停在油缸行程中任何位置，都能可靠停止箱梁，使箱梁不向下滑動。

2頂升缸及液壓泵的參數計算及選取

1000噸運梁車由4個液壓頂升油缸組成頂升下降機構，其總圖如圖2所示，每個頂升油缸起升重量250噸[4]。由于頂升油缸頂起箱梁后，小車要跑到預制箱梁下面駝梁，通過測量駝梁小車高度及頂升油缸安裝位置選取頂升缸行程至少應為350mm。

選取頂升缸頂升工作壓力為25MPa，按照壓力計算公式P=F/S，

式中P—液壓頂升缸壓力（Pa）;

F—頂升缸頂推力（N）;

S—頂升缸無桿腔面積（平方米）;

帶入數據計算得油缸缸徑d=360mm;可以確定頂升液壓油缸參數為360/250-350，工作壓力25 MPa。

按照此式計算流量Q=SV

式中Q—頂升缸的流量（L/min）;

S—頂升缸無桿腔面積（平方分米）;

V—頂升缸活塞桿速度（分米/min）;

帶入數據計算得油缸無桿腔進油流量Q=61 L/min

發動機通過聯軸器加分動箱帶泵，發動機額定轉速2100 r/min;泵的額定轉速為2100/0.979=2145，0.979為分動箱速比

按照油缸流量和泵的流量匹配的原則，泵的流量乘以容積效率后等于油缸流量，泵的排量等于油缸需要流量除以泵的轉速再除以泵的容積效率61X41000/（21450.95）=120cc/r，選2個排量60泵。由于運梁車頂升工作時不轉向，與轉向油缸不同時用190泵即可[5]。

3液壓頂升系統設計

我們用轉向190負載敏感泵來驅動4支頂升液壓油缸。為了使運梁車頂升系統頂升或下降的控制能夠在駕駛室中順利操作完成，我們選用力士樂的負載敏感電比例多路閥—M4閥來控制頂升油缸AB口油液的換向及開始、停止供油，閥芯流量為A口出油70L/min，B口出油57L/min，如圖3所示。

為了保證頂升和下降速度穩定，尤其是當箱梁下降時，箱梁不能超速，我們在頂升油缸AB口增加板式平衡閥。由于頂升缸頂升時，沒有超越負載，考慮節約成本設計，在頂升缸頂升時的出油口沒有增加平衡閥，我們只在頂升缸下降時頂升缸的出油口增加了平衡閥。頂升缸出油口平衡閥的作用就是增加頂升缸出油口的背壓，并且使得此背壓不至于波動太大，保持頂升缸出油口壓力值穩定;頂升缸出油口平衡閥的流量大小選擇是根據頂升缸的頂升最大速度流量選擇的，從而保證在箱梁下降時能夠以最大平穩速度下降，并且在箱梁以最大平穩速度下降時，當想要使下降減速或停止時，只要平穩調節比例多路閥的電流來減少或停止比例多路閥的液壓油流量，箱梁就會平穩減速下降或停止運動[6]。

在頂升油缸停止運動時，由于頂升多路閥停止供油，頂升平衡閥首先能夠使箱梁穩穩停止運動，頂升液壓系統的原理圖如圖4所示。

1000噸運梁車制造完成后在現場進行了型式試驗，其頂升性能能夠滿足上面所提的各種要求和設計參數，保證了箱梁的正常頂升和下降。在交付客戶使用后，優異的頂升性能得到了客戶的好評，如圖5所示。

在設計運梁車液壓頂升系統時，應該充分考慮并計算頂升油缸缸徑、頂升速度等參數，一定注意箱梁下降時，頂升油缸不能超速。

參考文獻

[1]王偉，李寒光，王蘇東，等.運梁車的液壓頂升控制系統的應用研究[J].建設機械技術與管理，2018（5）：39-40.

[2]王金祥，江創華，楊超.900t運梁車懸掛系統特點[J].工程機械，2007（6）：21-24.

[3]郭雷.KSC900t運梁車懸掛系統改進[J].裝備制造技術，2017（6）：205-206.

[4]趙靜一，孫炳玉，李鵬飛，等.TLMEL900型提梁機新型液壓控制系統研究[J].液壓與氣動，2009（12）：27-30.

[5]王益華，屈福政.泵控液壓起升機構二次起升動態特性的仿真研究[J].工程機械，2006，37（11）：8-12.

[6]李壯云.液壓元件與系統[M].北京：機械工業出版社，2008.

收稿日期：2021-08-05

基金項目：河北省省級科技計劃資助（S&T Program of Hebei）項目（20311901D）。

作者簡介：劉立志（1977—），男，河北撫寧人，工學碩士，工程師，研究方向：工程機械液壓系統。