地铁门式起重机起重行车的设计
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摘要:在地铁隧道的施工中,由于空间结构的限制,挖掘后的渣土不能长时间存放在隧道内,因此需要使用吊运起重机将渣土从地下吊运到地面上处理。要求有较高的工作循环制,以实现较高的工作效率,同时能够实现自动翻渣功能,以保证隧道的顺利施工,所以起重机的起重行车（简称小车）的设计很重要,而了解小车吊运渣土及翻渣的工作原理是非常必要的。
1、结构组成及主要特点
起重行车主要由起升机构、吊具结构、翻渣机构和运行机构组成。
其主要特点是:对常规门式起重机的起升机构进行改进的同时,专门增加了针对地铁施工而设计的翻渣机构,用以提高工程的施工效率,同时减少了由于多人员参与带来的安全隐患问题。
2、小车的起升机构
起升机构主要由电机、减速器、制动器、联轴器、浮动轴及卷筒组成。
电动机全部采用国内较成熟的变频制动电机,可以消除由于起升速度快而带来的较大的冲击力。电动机通过浮动轴和鼓型齿式联轴器与减速器连接,减速器低速端带动缠绕有钢丝绳的卷筒。通过控制电动机的正反转,可实现吊具的起升和下降。在卷筒端部安装有螺旋高度限位器和超载保护限制器,在减速器高速轴端两侧各安装一套液压块式制动器,以上安全装置可以保证设备故障的及时发现和制止,避免造成不必要的损失。
由于在地铁施工时,起升高度较高,因此卷筒容绳量较大,为了减小卷筒入绳角度,同时为提高起升速度,提高工作效率,要采取如图1所示的两套双联卷筒形式。同时能够减小由于卷筒过长而造成的弯曲应力过大的问题。
3、吊具结构
吊具结构主要由动滑轮组、平衡梁、叉形件及吊带组成。主要用于提升并运输装满渣土的渣斗。
如图2所示,为防止渣斗在起升过程中旋转,在吊具上设置两套动滑轮组,根据渣斗的实际大小来设置吊具平衡梁的长度和截面尺寸,满足强度要求。吊带形式根据渣斗吊装凸头尺寸确定。吊带与平衡梁采用上下轴孔垂直布置的叉形件连接,即可以保证了渣斗与吊具易于拆分,又能保证渣斗的左右摆动,防止渣土吊运过程中倾翻。
4、小车的翻渣机构
翻渣机构主要由伸缩油缸和翻渣挂钩两部分组成。翻渣机构利用四连杆工作原理辅助主起升机构吊具及渣斗完成翻渣工作,主要工作原理为:
(1)将渣斗上设计好的吊装凸头安装到吊具吊带上,吊带上的接口设计为上大下小的安装形式,这样既能保证渣斗使用过程中始终固定在吊具上,又能够实现翻转作业;
(2)将渣斗提升,使渣斗底部超过挂钩中心,这个过程油缸处于全部伸出状态;
(3)将油缸收回,达到挂钩前移至渣斗下挂点下部状态,此时下降渣斗,使渣斗的翻转凸头准确的落到翻渣挂钩上;
(4)吊具带动渣斗的吊装凸头继续下落,使渣斗以翻转凸头为圆心继续倾翻,实现渣斗内渣土倾倒;
(5)将渣土倾倒到指定位置后,起升吊具,使渣斗的翻转凸头脱离翻渣挂钩,此时将伸缩油缸全部伸出,使翻渣挂钩离开渣斗底部;
(6)下降渣斗到地下装渣土位置,准备下一个工作循环。
5、小车行走机构
小车行走机构主要由缓冲器、减速电机、横梁及车轮组组成。
行走机构采用三合一式平行轴斜齿轮减速电机驱动,直接将车轮组上的轮轴插入到减速电机的空心轴中即可,与分体式驱动机构相比,结构紧凑,体积小重量轻,噪音小效率高,安装简单行走平稳,与车轮组连接简单便于拆修。
6、结语
对原有的常规起升机构进行改进,充分发挥了原有系统的性能稳定的优势,同时根据客户需求,增加新的专用翻渣机构,本起升行车完全可以满足自动化、效率高的使用要求。
参考文献
[1] 张质文,虞和谦,王金诺等.起重机设计手册.北京:中国铁道出版社,1998.
[2] GB/T3811—2008.起重机设计规范.
[3] GB/T14406—2011.通用门式起重机.
[4] GB6067.1—2010.起重机械安全规程第1部分:总则[S].