预制梁架桥机的优化设计

2022-02-21 12:20
现代制造技术与装备 2022年1期
关键词:架梁架桥机支腿

王 恒

(南京登峰起重设备制造有限公司,南京 211500)

目前,我国正处于高速发展阶段,其中高速铁路、高速公路、铁路桥梁等基础建设都需用到架桥机,而架桥机的使用也大大提高了预制梁片架设的效率和安全性。目前,广泛使用的双导梁架桥机类型有步履式双导梁、配重式双导梁两大类,但其均存在以下缺点:第一,支腿油缸行程小,坡度桥过孔困难;第二,桥机由直桥状态变为斜桥状态时自动化程度低,无法实现与斜交桥角度的无缝对接。现介绍一种新型NF50300配重式双导梁架桥机,通过与原有架桥机的对比,证明了该新型架桥机的高效性和先进性。

1 原架桥机介绍

1.1 桥机结构

原架桥机主要由吊梁小车、主梁、支腿、横移轨道、操作系统、液压系统及电气系统等部件组成,以NF40200配重式架桥机为例,其结构图如图1所示。

1.2 工作原理

架桥机由前、中、后支腿及后托轮支撑双列主梁桁架立在桥面上,中支腿和后托轮与主梁之间由纵移轮箱连接,后支腿和前支腿与主梁由高强螺栓固定。过孔时,中支腿与后托轮由吊梁小车吊至预定位置并将其支垫好,通过纵移轮箱电机的驱动,由主梁带着前支腿与后支腿纵向前移至架梁位置。在架梁时,各支腿均要支好垫实,并将中支腿与主梁锁定,以保证架梁安全。其中,前支腿与中支腿设有横移台车和横移轨道,可以进行边梁的架设[1]。

1.3 过孔工序

以NF40200配重式架桥机过3%上坡桥为例,其过孔工序为:第一步,架桥机架完一孔梁状态,此时整机由中支腿和前支腿受力,后支腿悬空,后托轮在梁面上;第二步,后小车行至尾部与预制梁片捆好绑牢,前小车将后托轮吊起并前移20 m,然后停在中支腿上方,此时后小车缓缓起吊梁片,利用杠杆原理,以中支腿为支点,将前支腿翘起(附带横移轨道);第三步,控制前支腿悬空高度H=600~700 mm,并在前支腿位置垫600 mm的高硬札木,然后后小车缓慢落下梁片并解除捆绑,使前支腿落在已垫好的札木上,同时顶升后托轮,整机由后托轮与前支腿受力,此时中支腿脱离主梁落在桥面上;第四步,交替顶升后支腿、前支腿、后托轮,并用硬实枕木垫实,使整机提高L=660 mm(液压油缸行程);第五步,用前小车将中支腿吊起并前移40 m,然后将前小车停在中支腿上方;第六步,将后托轮与中支腿的纵移轮箱水平高度调整一致,缓慢收后支腿(L=330 mm)与前支腿(L=660 mm),使整机落在后托轮与中支腿上,保持前支腿与后支腿悬空;第七步,启动后托轮与中支腿纵移轮箱驱动主梁前移20 m,同时启动前小车同速后移,保持二者相对位置不变,前小车始终停在中支腿上方,这一过程中运梁跑车同时同速前移[2];第八步,支后支腿,收后托轮,用前小车将后托轮吊起前移20 m,并支好垫实,然后前小车行至尾部,与运梁车预制梁捆好绑牢,保持钢丝绳为似紧非紧状态,并做好过孔配重;第九步,收后支腿(L=330 mm), 再次启动后托轮与中支腿纵移轮箱,驱动主梁前移 20 m,前支腿到达前方桥墩,运梁跑车同时同速前行,以保持与主梁相对位置不变;第十步,将前支腿与后支腿支好垫实,然后收后托轮成架梁状态。

2 架桥机的改进及优化

针对上述缺陷,对NF50300架桥机做了如下改进:第一,中支腿采用套管连接,可以做到0~360°任意旋转,方便斜桥、曲线桥架设;第二,中支腿增加了液压系统,油缸行程L=1 520 mm,方便架设大坡度桥时桥机过孔;第三,后托轮和中支腿增加了自行机构,可以自行前移,以避免吊梁小车吊运的烦琐过程和不安全性;第四,前支腿液压油缸行程增加到L=1 590 mm,以方便架设大坡度桥时桥机过孔。架桥机结构总图及各部件工况如图2所示。

2.1 中支腿及中托轮纵移机构设计

在原主梁纵移轮箱上设计一套挂轮,使支腿可以自行移动,无需吊梁小车吊送,其结构如图3所示。其工作原理为:当支腿需要纵移或调整位置时,缓慢收起支腿液压油缸(此时其他支腿应当保证全部支好垫实),支腿下落,纵移挂轮落在纵导梁下弦杆上,继续收起液压油缸,当支腿离开梁面足够距离时,启动纵移挂轮电机,支腿在主梁下弦杆上移动;因纵移轮箱与支腿是单销铰接结构,可保证主从动挂轮与主梁下弦杆充分接触、平均受力;纵移电机采用YSE802-4/0.8KW软启动电机,可避免启动时支腿由于惯性而引起的前后摆动;另外,为了保证两列主梁之间净空,方便喂梁,减速机采用GKF37-4P-44.46-M1-B(A)-207°,以节省空间;当支腿运行到指定位置时,微调纵移轮箱,保证主梁下弦轨道与纵移轮组轨面结合,然后升液压油缸,支好垫实支腿[3]。

2.2 中支腿导柱套管设计

导柱由Φ600×δ12无缝钢管与板拼焊而成,导套为Φ630×δ12无缝钢管与板拼焊而成。导柱与导套之间通过液压油缸连接,油缸上部法兰由高强螺栓固定于导柱上,下部与导套用销轴铰接,油缸行程为L=1 520 mm。导套上开设有销轴孔,当顶升油缸,支腿升高后,穿上销轴,导柱可落在销轴上,这样设计避免了导柱与导套之间用销轴相互固定的位置关系,导柱相对导套可以自由转动,方便在斜桥或曲线桥架设时使用。同时,支腿新增了弯梁,桥机在架设边梁横移时更加稳定,且弯梁上部与导套连接处开有长条孔,可根据实际情况需要,往两边或向中间调整支腿中心距[4]。

2.3 优化后架桥机过孔工序

现以3%上坡桥为例,改进设计后过孔工序如下:第一步,架桥机架设完成一孔梁状态,此时整机由中支腿和前支腿受力,后支腿和中托轮悬挂在主梁上;第二步,两天车行至中托上方,各自距离中托轮2 m,然后缓慢顶升中托轮和前支腿,同时收中支腿并前移50 m,再支好垫实中支腿,将中支腿、中托轮纵移轮箱调整到水平高度一致;第三步,两天车均前移24 m,运梁车将待架梁片运至天车下方,梁片前端与前小车捆好绑牢,并做好过孔配重;第四步,收前支腿,启动中支腿、中托轮纵移机构电机,驱动主梁前移25 m,天车同步同速反向向后运动,保持相对位置不变;第五步,缓慢顶升后支腿和中支腿,然后收中托轮并前移30 m,支好垫实中托轮,然后将中支腿与中托轮纵移轮箱调整到水平高度一致[5];第六步,收后支腿,启动中支腿、中托轮纵移机构电机,驱动主梁前移 25 m,前支腿到达前方桥墩架梁位置,同时天车同步同速反向向后运动,保持相对位置不变,此时前小车吊梁钢丝绳处于似紧非紧状态;第七步,支好垫实前支腿与后支腿,收中托轮并前移20 m,桥机进入架梁状态。至此,架桥机完成一孔桥梁过孔。

3 结语

本文从结构、液压系统的应用和自动化等方面进行了架桥机的优化和改进,通过增加油缸及加大油缸行程,并增加中支腿和中托轮自行系统,有效减少了过孔步骤,降低了工人劳动强度,提高了架梁效率和安全性。其结构形式、设计思路可以在同类型架桥机的设计制作过程中得到借鉴应用。

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