高速铁路大跨度简支梁MDEl1000型轮胎式搬运机的研制

摘 要：MDEL1000轮胎式门型单主梁搬运机是为适应40m跨1000t预制箱梁的架设而专门配套设计的新型大型移动式提梁设备。该型号搬运机能够适应目前所有型号规格箱梁的提梁要求，达到一机多用的特点，只需要一台设备就可以提梁40m～20m标准、非标准双线整孔预应力箱型混凝土梁片的运输与架设，同时还能满足预制梁厂内钢筋骨架和整体内模的吊装作业，完成运梁车的整体安装及吊装作业。本文介绍了MDEl1000型轮胎式搬运机的研制情况，重点介绍了该机的主要技术参数、结构组成及主要作业功能。

关键词：轮胎走行；搬运机；单主梁结构

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.001

0 引言

十余年来，随着我国高速铁路建设的迅速发展，闻名世界的我国高铁桥梁施工成套装备“运架提”中的大吨位轮轨式和轮胎式提梁机的设计研发实力已越发成熟，业已投入使用的我国本土设计制造全部是32m跨900吨级轮胎式搬运机。目前由于高速铁路线路规划的新要求，以及对建设成本的严苛要求，40m跨简支梁的概念逐渐被提出来，所以对提梁和吊装40m简支梁的提梁设备的研发就显得十分有必要。

为适应高速铁路线路规划的新要求下，高速铁路大跨度简支梁的跨度以及梁重量增加对设备性能提高的要求，中铁工程机械研究设计院开发了MDEl1000型轮胎式搬运机，该设备结构优化，采用了最新电气控制及液压技术，运行更为可靠、安全。

1 MDEL1000型轮胎式搬运机的主要技术指标

主要技术指标如下：

（1）额定起重能力（t）：1000；

（2）整机工作级别：A3；

（3）跨度（m）/净跨（m）： 47.64/42.76；

（4）起升高度（m）：13；

（5）走行速度（m/min）：空载：0～10 重载：0～5

（6）起升速度（m/min）：空载：0～1 重载：0～0.5

（7）适应最大坡度：20‰

（8）整機走行速度（m/min）： 0-17（重载） 0-35（空载）

（9）起升速度（m/min）： 0-1（重载） 0-2（空载）

（10）吊梁小车移动距离（m）：纵向： 15

（11）整机纵/横向运行转向角度：±10?

（12）原地转向角度： 90 ?

（13）运行方式： 直行、斜行、横行

（14） 发动机功率/转速/台数： 273Kw/1400r.p.m/2台

（15）轮胎和支撑油缸接地比压： ≤7巴

（16） 轴距（m）：3.1/2.25

（17）轮胎规格、数量： 29.5R25/64个

（18）轮轴数量： 32

（19）驱动轴/从动轴： 8/24

（20）驱动轮/从动轮： 8/24

（21）整机重量（t）： 930

2 MDEL100型轮胎式搬运机的总体组成

MDEL1000型轮胎式搬运机为我机械院设计的跨度为47.64m简支梁提梁机，采用门型支腿型式，并全新设计以满足提梁40m箱梁的工况要求。MDEL1000单主梁门式轮胎搬运机额定起重量为1000吨，采用双主梁结构，支腿采用门式支腿，采用三点起吊四点均衡的吊梁方式。主要结构由主梁、吊梁小车、门式支腿、车架及支撑结构、动力系统、走台栏杆、液压、电气系统、司机室以及走行轮组组成。

3 主要结构介绍

3.1 主梁

主梁是提梁机的主要承载梁，要求具有足够的强度和刚度。采用单主梁箱型结构，选用低合金结构钢（Q345C），为了方便运输，分成五段，每个节段均为双层叠合式箱形结构，截面高4.45米，宽2.2米，节段之间采用高强螺栓连接，与支腿采用法兰连接。箱梁设有加劲和隔板，并在箱梁内部有加强结构。

单件箱梁不超过12米长，符合公路运输要求，在安装现场可以由普通的吊装设备进行组装和解体。

3.2 车架及支撑机构

车架是走行轮组的承力部件，采用单根箱形梁结构，左右腹板外侧焊接4组牛腿与轮组相连。车架顶面安装支腿，下面安装支撑机构，钢材用Q345C结构钢。本提梁机共有4个车架，每个车架连接有8个走行轮组和3个支撑机构。

3.3 吊梁小车

吊梁小车由液压卷扬机、中间滑轮座、走行槽、大车总成、横移小车、均衡滑轮系统、固定绳具、动滑轮组、吊具总成、钢丝绳以及走台栏杆等组成。

该搬运机共设有四台液压卷扬机，分别布置在主梁的两端，通过钢丝绳和吊梁小车的定、动滑轮相连，完成吊梁工作。由于卷筒与中间滑轮距离远，可以保证出绳角度小于2°，钢丝绳在卷筒上多层缠绕时不会乱绳。卷扬机轴端装有可计数编码器，可随时检测各卷筒的运行状态，及时反馈调整卷扬速度，保持各吊点同步；并可测量出钢丝绳提升高度，当到达极限位置时可起到限位作用。

该搬运机由4个动滑轮组提升混凝土预制梁，采用一长二短三根钢丝绳及不同的缠绕方式，其中两个动滑轮组采用一根钢丝绳缠绕，另外两个动滑轮组采用两根单独的钢丝绳缠绕，实现了四点起升、三点平衡受力，可以保证箱梁载荷的均衡分布，确保混凝土箱梁在吊装、运输过程中保持三点平衡受力，防止混凝土箱梁的因受力不平衡而扭曲破坏。

3.4 走行轮组

走行轮组分为主动轮组及转向机构和从动轮组及转向机构。走行轮组共有32个，其中8个主动轮组，16个主动轮；24个从动轮组，48个从动轮。采用29.5R25型子午线轮胎。

主动轮组及转向机构主要由主动轮组（包括支撑臂、摆臂、均衡油缸、马达-减速机组件、轮胎-轮辋组件）和转向机构（包括转臂、回转支承、传感器组件、转向油缸、油缸座）组成。

从动轮组及转向机构和主动轮组及转向机构在结构上基本相同，不同之处是主动轮组不仅需要承载，而且还要提供提梁机行走的动力源；从动轮组仅仅是一个单独的承载部件。

从动轮组及转向机构主要由从动轮组（包括支撑臂、车桥、均衡油缸、马达-减速机组件、轮胎-轮辋组件）和转向机构（包括转臂、回转支承、传感器组件、转向油缸、油缸座）组成。

每个轮组配有一个均衡油缸，均衡自动调节高度为±150mm。当提梁机在坡道上行走或通過凸凹不平的路面时，通过均衡油缸的自由收缩或外伸达到自动调节与其它轮胎承载平衡的目的。通过把均衡油缸按组并联，实现既能满足整机的四点支撑，以保证整个设备保持均衡；又能实现自动调整载荷，使轮胎承载力均匀分配。

本搬运机采用电控独立转向方式。可实现原地90度转向、纵向走行和横向走行过程中的±10度转向——斜行。转向机构由转向油缸、转臂、油缸座等组成，转向油缸的缸体通过销轴与油缸座铰接，活塞杆端与转臂铰接，通过转向油缸的伸缩来实现轮组的转向。每个轮组上都安装有转向油缸和角度传感器测量实际的转向角度并显示在驾驶室的主显示器上，使得司机能实时知晓轮组的转向情况。同时，控制系统按照各转向轮组的转角关系，推算出各对应转向油缸的伸缩位移量，通过PLC控制多路比例阀开口量以控制各转向油缸伸缩位移和速度，再由转角传感器反馈轮组的转角，以便控制系统进行实时修正，实现各轮组协调精确的转向。

3.5 电气系统

1000t/40m轮胎式搬运机的电气系统由司机室主操作单元、前侧电气柜、后侧电气柜、支腿分线盒、安全监控系统等部分组成。

司机室作为主操作单元，由司机室电气柜、联动台、操作屏、视频监控器、起重量限制器等组成。司机室电气柜、前侧电气柜和支腿分线盒之间通过CAN总线连接，完成数据的通讯。

关键部位传感器都采用CANOPEN总线接口，而液压比例控制阀采用PWM接口。

系统框图见下图：

4 结语

MDEl1000型轮胎式搬运机满足了新型高铁铁路施工的要求，提高了我国桥梁搬运设备的研发能力，部分研究成果，可直接用于其它国内铁路施工设备的研制，对提升国内铁路施工机械研发水平有着重要意义。

参考文献：

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作者简介：徐国学（1974-），男，湖北武汉人，硕士研究生，工程师，研究方向：工程机械。