QTJS160型铁路起重机的设计研究

苏澜

摘 要：QTJS160型铁路起重机由起重机部分（以下简称主机）和臂架平车部分组成。本机为全液压驱动铁路起重机，其特点为操作灵活、作业迅速、辅助时间短、适应性广、维护简便。主要用于铁路机车车辆颠覆、脱线事故的救援工作，特别适用于电气接触网下、隧道和桥梁上的铁路事故救援工作。同时兼有铺轨、桥梁架设、驻在地沿线大吨位构件的安装和重型货物的装卸用途，大型设备的安装与拆卸。同时也适用于厂区内铺设有轨道的厂矿起重、吊装、与运输大型货物。文章主要描述QTJS160型铁路起重机组成结构及操作原理。

关键词：铁路起重机；液压系统；研究分析

1 前言

铁路救援起重机作为一种铁路专用起重设备，主要用于铁路机车车辆脱轨、颠覆等事故的起复救援工作，也适用于大型货物装卸、设备安装等工程作业，在隧道内、电气化接触网下具有良好的起重性能。NS1602-4020型铁路起重机由吊钩、吊臂总成、上车布置、底盘总成（也叫下车）、液压系统、电气系统、臂架平车、吊钩安放支座、吊具和索具几个部分组成。起重机处于回送状态时，吊钩放置在臂架平车上的吊钩安放支座上，以减轻自身轴重。

2 主要工作原理

上车布置主要包括司机室、转台结构、左右机房、固定配重和活动配重、回转机构、卷扬机构、发动机安装、上车空气制动等。

司机室设在转台左前端，视野良好，便于观望，司机室内设置有（前、左、右）操纵台、座椅、空调等，起重作业主要在司机室内操作，外部工作人员协助；左右机房各装有一台等功率柴油发动机作为整机的动力装置；起升和下放重物时，采用双卷筒卷扬机构、动定滑轮组和钢丝绳传动；回转机构主要由回转马达、回转减速机和回转支承组成，在某些特定条件下可以360°全范围回转，此外还设有回转区域限位和回转锁定装置；为了最大限度的提升起重性能，根据现场工况需要，可以将活动配重悬挂在固定配重下方；机房两侧发动机各自带动一台空气压缩机产生压缩空气，为空气制动系统提供风源。

下车主要包括两个四轴转向架、连接两个转向架的车体、心盘、旁承、支腿机构、自力走行机构、车钩缓冲装置和制动装置。

车体通过前后心盘和旁承支撑在两个四轴转向架上；自力走行机构安装在转向架的第四、五位车轴上；车体前后左右每个支腿机构均为转动展开式，每个支腿均由垂直液压油缸、水平展腿油缸、支腿缸结构和支腿缸筒组成。

3 工作机构

起重机工作机构主要由起升机构、变幅机构、吊臂伸缩机构、回转机构、吊挂配重机构、下车走行机构和支腿机构七个工作机构组成。

3.1 起升机构

起升机构（也称为卷扬机构）由带制动器的低速大扭矩马达驱动，经开式齿轮同时驱动两个卷筒。马达型号为赫格隆CA100径向柱塞马达。制动器采用液压释放的常闭式制动器，安全可靠。当长期使用时发现“溜钩”现象可能原因是摩擦片长期工作摩损，此时应立即更换。由于采用开式齿轮传动系统，因此易结污和磨损，应经常清除污油更换新油。

3.2 变幅机构

采用双缸前顶式双作用油缸，通过两油缸的伸缩动作完成吊臂的俯仰，从而改变起重幅度。油缸缸筒铰点采用加宽铜套方式（图1②），以增加变幅的刚度和稳定性；活塞杆铰点采用球面关节轴承（图1③），可以克服由于安装制造及吊重变形所产生对油缸的负面受力影响。双作用油缸采用刚性连接，保证油缸同步动作。

3.3 伸缩吊臂机构

采用三节伸缩式吊臂。吊臂内装有伸缩油缸、平衡阀和吊臂间隙调整垫块（如图2）。

图2 吊臂总图

其中，调整垫块的上滑块和下滑块采用铜板，经长期使用，滑块磨耗量超过约3mm后，应加以调整或更换，确保吊臂受力合理。吊臂侧端的调整垫块由钢板和尼龙组成，单侧间隙2～3mm为宜，间隙超过5mm则需要重新调整。

3.4 回转机构

回转机构由驱动装置和支承装置两部分组成，驱动装置由液压马达、制动器和减速机组成。回转动作时，液压马达驱动减速机，通过末端小齿轮驱动回转支承，使起重机上车回转。其回转区域根据不同工况分为±10°、±30°、360°三个角度范围。

3.5 活动配重挂放机构

起重机配重采用固定配重（图3①）和活动配重（图3②）相结合的形式。固定配重采用铁箱内灌钢丸加铸铁块的方式。活动配重由铸钢和铸铁件组成，在起重机作业需要时，用两个吊挂油缸（图3③）将活动配重悬挂在转台尾部，悬挂活动配重过程如图3中ABCD所示。活动配重带有机械锁定装置（图3④），当活动配重吊起准备作业前，将机械锁手柄旋转90°（图3C→D），使活动配重机械锁定，起到保护作用。放下配重时，须将上车回转到顺轨方向，然后按D→C→B→A顺序落下配重并放好。回送时活动配重需放置在车体前端，以达到均衡轴重的目的。

图3 悬挂活动配重过程A-B-C-D

3.6 下车走行机构

起重机车体通过前后两个心盘支承在两台四轴转向架上，上下心盘之间以螺栓连接。转向架有三种工作状态：一是呈回送状态，机车通过车钩缓冲装置牵引起重机走行；二是呈自力走行状态，两台转向架各由一套自力走行机构驱动；三是呈悬空配重状态，即使用支腿起重作业，此时转向架随车体悬吊离开轨面，为了方便起重作业完成后，转向架顺利复轨，车轮踏面离轨面的距离不要超过10mm，车轮轮缘距离轨面高度不要超过5mm。

3.7 支腿机构

起重机支腿机构由支腿钢结构、垂直支腿油缸、靴座、水平展腿油缸、水平撑杆及支腿锁定装置等部件组成。起重作业前，将四个支腿跨距调整到6×10.54m的位置。为了满足特定条件下救援工作需要，支腿跨距还可以调整到4.8×11.5m的位置上。不使用支腿吊重作业时，可以保持支腿展开，只收回垂直支腿。在回送状态时，四个支腿必须收回并用销轴锁定，收好靴座。

支腿伸出时，可增大支承跨距以使起重机具备较高的起重能力，并可调整作业场地的坡度和不平，提高倾覆稳定性；支腿收回时，减少外形尺寸提高通过性。

4 液压系统主要原理

整机采用液压传动。液压泵输出压力油，经过压力阀、方向阀、流量阀等控制元件，使马达、油缸等工作机构动作。液压传动的特点是构成简单，易于操作，容易实现无级调速，但是对液压元件的要求较高，尤其是加工精度和密封性，对液压油的清洁度要求也很高。

本液压系统为开式系统。分为上车液压系统和下车液压系统两个部分，其中液压油箱、液压泵、主阀等都布置在上车，下车油路通过中央回转接头与上车油路连接。

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