ZLG22型折塔式螺杆桩机履带行走装置的设计

郭海艳/GUO Hai-yan

（东北煤田地质局沈阳钻探机械研制中心，辽宁 沈阳 110122）

近年来，随着桩基工程的不断增加，履带式行走桩机的应用也越来越广泛。履带行走装置是整台设备的支承底座，用来支承桩机的所有结构，承受工作装置工作过程中所产生的力，并可以短距离转场行走。其优点是：牵引力大、接地比压小、稳定性好、越野性能好、爬坡能力强、机动灵活以及场地适应能力强，而步履式行走桩机移位速度慢，施工效率低，逐渐被淘汰。针对上述情况和大量的市场调研，我中心研制开发了ZLG22型折塔式履带螺杆桩机，它主要用来施工螺杆桩、SDS桩和大孔径硬岩桩等基础桩。

1 履带行走装置的结构组成及工作原理

如图1所示，履带行走装置主要由电机、行走减速器、驱动轮、托链轮、支重轮、引导轮、履带、伸缩油缸、涨紧装置、左右履带支架、回转架体等组成。其中驱动轮的主要作用是将行走减速器的动力传给履带，带动履带行走；支重轮主要承受钻机的重力以及工作装置对钻机产生的外力，行走时还要承受由于路面不平而产生的冲击；引导轮的作用是在行走时引导履带正确绕转，防止履带跑偏和脱轨；托链轮主要用于托起上部履带，防止履带过度下垂；限位座的作用是防止履带链轨脱离支重轮承重槽。当运行一段时间后，履带由于磨损而伸长时，可由涨紧装置调节其松紧度。如调整后仍然较松，可拆掉一节履带再调整。两侧履带展宽通过油缸的伸缩来实现调节，工作时将履带向外伸出，增大支撑面。运输时，将履带收拢，整体运输，无需拆卸。

图1 ZLG22型折塔式螺杆桩机履带行走装置的结构简图

2 主要技术参数的选择

1）参照履带式起重机选择行走减速器型号为CJ700XA，输出扭矩为7tm，速比为425.6。

2）履带桩机行走速度一般为4～6m/min，根据行走减速器参数和行走速度要求选择行走电机型号为YEJ180L－8，额定功率为11kW，额定转速为730r/min。

3）履带的选型参照挖掘机履带，再根据该桩机的实际使用情况，选择履带板宽为0.8m，接地长度为5m。履带节距选型比照挖掘机，选择履带型号为W203ME。

4）根据履带型号和行走速度选择驱动轮节距为203.2mm，齿数为23。

5）根据以上参数计算得出履带行走速度为4.06m/min，满足上述速度范围的要求；履带平均接地比压0.12MPa；最大牵引力F=325342N。

6）根据桩机的总体结构要求选择履带伸缩油缸：缸径为∅110mm，杆径为∅70mm，行程为1360mm，压力为25MPa。

3 履带行走装置的结构特点

3.1 履带部分

采用组合式履带，主要由链轨、履带板、销子和衬套等组成。链轨和履带用螺栓连接。其特点是使用寿命高，履带节距小，绕转性好，不会因履带板损坏、衬套开裂或连接螺栓剪断而中止行走。此外，组合式履带通用化程度高，制造成本低，维修方便，维修成本低。采用三筋履带板，由于筋多使履带板的刚度和强度提高，承重能力大，不易打滑，牵引附着性能好。履带板之间用销子连接，拆装方便。

3.2 履带伸缩装置

随着工程技术的发展，工程作业对工程机械提出了进一步的要求，比如要求施工过程中底盘的宽度能够增加，以提供更大的支撑跨距，进而增加其稳定性。但单纯增加宽度意味着增大其尺寸和质量，尺寸和质量的增加会对工程机械运输的通过性带来很大的影响，而且两侧履带与回转架体多是法兰连接，展宽不易调节，运输时履带需要拆掉，操作不便，施工效率低。同时增大了工程机械转场及运输的困难，降低了灵活性，难以满足现代工程技术发展的需要。

为了解决上述矛盾，我中心研制了单油缸伸缩式履带底盘。左、右履带支架上分别焊有两个支臂，回转架体上有与四支臂位置对应的方孔套筒，套筒底平面外边缘均镶有耐磨尼龙板，作用减少支臂的磨损。

该履带伸缩可实现两种状态，即工作状态和运输状态。在进行施工作业时，两侧履带支架分别向外伸出,使其宽度增加，为设备提供较大的跨距,进而增强其稳定性；在运输转场时，两侧履带支架收拢，使其宽度减小，进而使设备转场运输更加方便并大大提高其通过性。

工作时，先将4个液压支腿油缸伸出，使两侧履带升起，大约离地0.5m。拆下右履带支架与回转架体相连的拉板销，将履带伸缩油缸伸出至拉板销孔与回转架体的拉板座孔对正，穿上拉板销，用开口销固定好；同样拆下左履带支架与回转架体相连的拉板销，将履带伸缩油缸伸出至拉板销孔与回转架体拉板座孔对正，穿上拉板销，用开口销固定好。通过以上两个过程的操作，使履带的展宽达到4.6m，然后将4个支腿油缸缩回，使两侧履带与4个支腿同时可靠着地，这时桩机可进行正常工作。

运输时，履带展宽的调节与上述工作时展宽调节过程正好相反，油缸缩回，履带展宽调节为3.3m，满足运输条件。

该结构的突出特点是：①与双油缸伸缩相比，单油缸伸缩，结构简单，操作方便，省去一个油缸和一套液压管路及阀，降低了成本。而且机动性好，维修简单；②工作时履带展宽大，增大支承面，减小接地比压，提高桩机作业的稳定性，而且在实际工作中钻机行走平稳，作业安全；当施工作业赶在雨季，工作地面较软，液压支腿支不起来桩机，若是步履式桩机是没有办法行走的，但该履带桩机的履带宽0.8m，长5.5m，与地面接触面积大，就能正常行走工作；运输时将履带收拢，减小运输尺寸，而且操作方便，省时省力省费用，提高了施工效率。

3.3 履带行走装置

采用电机驱动，相对其它驱动不仅降低了制造成本和使用成本，而且故障率也低，操作方便，动作灵活。同时克服了冬季用马达驱动履带时普通液压油凝固，造成油管堵塞，引起刹车失灵的问题。

3.4 履带涨紧装置

以往履带的涨紧采用丝杠调节，由于履带钻机工作条件一般较恶劣（如沼泽地、泥泞地等），若不加防护，其履带涨紧丝杠很容易锈死而无法调节，而且维修不方便，影响进度。该钻机履带涨紧机构采用涨紧油缸调节，涨紧装置借助黄油枪将黄油压入缸体内，使缸体一端的活塞顶压移动引导轮，套装在缸体外的压缩弹簧，使履带获得一定的预张紧力，当履带在运行中遇到冲击时，冲击力的变化使弹簧不断地伸或缩，从而起到缓冲的作用。

4 结 语

大量实际施工证明，该桩机履带行走装置采用电动控制，伸缩采用液压控制，便于拆装搬运。突出特点：展宽的变化是通过一个伸缩油缸来实现左右履带支架之间宽度的改变，简化了作业状态与转场状态的转换过程和操作过程，提高可伸缩式履带底盘操作性能；同时，保证施工状态下可伸缩履带底盘的刚度和强度，提高了整机的稳定性和安全可靠性。