多门朗全液压桥面吊机国产化改造

冷志坚　崔洪谱

【摘要】多门朗全液压桥面吊机的国产化改造后桥面吊机的使用成本以及钢绞线夹片的采购周期显著降低，桥面吊机夹片的清洗频率降低，通过对液压系统的改造提高提升系统的安全性。巧妙的运用行走轮代替后行走轨道和油缸，使行走机构的灵活性和自动化程度大为提高，减少行走过程的人工干预提高了行走效率。多门朗桥面吊机国产化改造降低了吊机的使用成本，提高了作业的安全性和作业效率，对我国桥梁施工装备的发展有一定的推动作用。【关键词】桥面吊机；行走机构；液压提升系统；行走轮1、引言目前国内外普遍应用的桥面吊机按提升系统不同分为卷扬系统提升桥面吊机和液压系统提升桥面吊机，其中卷扬系统提升桥面吊机又有变幅式和固定式两种形式，桥面吊机行走方式主要采用油缸轨道步履式移动。卷扬提升桥面吊机提升速度可达100 m/h但随着吊装重量的增加，钢丝绳倍率增加，提升速度下降，系统的安全性关键在减速器低速轴和卷扬机刹车的性能，钢丝绳损坏将导致整个系统崩溃，此外吊机的自重重，定位精度低。液压提升桥面吊机提升速度为30 m/h，提升速度基本恒定，系统的安全性关键在于钢绞线的锚固性，单根钢绞线的磨损对吊装安全影响不大，钢绞线更换方便，系統定位精度高，3个方向均可达1mm范围以内，且该吊机结构自重轻。英国多门朗全液压桥面吊机在引入国内初期在国内同类桥梁施工装备中处于领先水平，与卷扬提升桥面吊机相比具有结构自重轻、调位精度高，安全性能好的优点。但在使用过程中每次吊装前都要清洗更换主千斤顶夹片，吊15片梁后必须更换钢绞线，夹片和钢绞线均需国外进口，采购周期长使用成本高，此外该桥面吊机有三条行走轨道分左、中、右布置，采用后轨道驱动，桥面吊机行走时前支点下左右两侧轨道必须人工挪动就位，行走效率低，人工劳动量大，因此有必要进行国产化改造。2、桥面吊机改造利用原吊机存在施工成本偏高，施工不便等问题将原桥面吊机进行国产化升级改造。改造分为两个主要部分一是对液压提升系统进行改造使能适应国产钢绞线和夹片的应用，二是对行走机构进行改造，主要思路是用行走钢轮来替代后走行轨道和油缸。桥面吊机（改造后）整体结构示意图如图1中所示。2.1提升机构改造原液压提升机构主要为适应进口钢绞线和夹片设计的，国产夹片和钢绞线不能用于该液压提升系统，对原液压提升系统结构进行适应性改造使其能满足国产夹片与钢绞线的使用要求，改造后的液压提升系统结构如图2中所示。液压提升机构主要由主油缸、上锚、下锚组成，主油缸在上下锚中间，主油缸活塞头通过过渡板用螺栓与上锚相连，主油缸外缸套与下锚通过支撑环螺栓连接。上下锚主要零部件为锚具，夹片与弹簧相配合装在锚具的楔形孔内。通过对液压提升机构上下锚结构进行改造国产夹具与钢绞线能很好的用于该液压提升系统。为增加提升机构的吊装安全性对提升机构的液压系统进行改造，与原液压系统相比在上下锚具油缸的油路进出处增加一个三位四通电磁换向阀，增加该电磁换向阀后，上下锚夹紧方式为主动夹紧，且上下锚具由原来的紧锚、松锚两种状态变为紧锚、松锚和浮动三种状态。浮动状态是处于紧锚和松锚之间的一种状态，一旦出现钢绞线往下溜的情况锚具油缸由浮动状态能转变为紧锚状态，显著提高吊装安全性，改造前后提升机构液压原理图见图3、图4所示。2.2行走机构改造原行走机构有左、中、右三条行走轨道，以后部中间行走轨道为驱动轨道，桥面吊机向前行走时，为增加桥面吊机的纵向稳定性和提供足够的推进反力，后行走轨道必须与桥面用螺栓进行锚固，桥面吊机前支点分别落在前部左右侧轨道上，左右侧轨道上无驱动油缸，纵移时需要人工挪动就位以便桥面吊机前支点在轨道上滑动。原桥面吊机向前纵移，受轨道长度限制一次只能前移3m，吊装完成15m长的节段钢箱梁后，准备吊装下一节段时需要向前纵移5次，5次松开和锚紧后轨道，需要5次人工挪动就位三条轨道，因此原桥面吊机行走时效率低需要投入的人工多。通过分析桥面吊机结构受力可知，吊装工况下桥面吊机后锚点是受拉的吊机尾部上翘与后轨道几乎不接触或对后轨道压力较小，桥面吊机行走时由于整机重心在前支点附近，前轨道几乎承担了整机绝大部分的重量，后轨道压力较小。根据这一结构受力特性，对原桥面吊机行走机构进行改造，在原后锚横梁上增加行走轮代替原后行走轨道和驱动油缸，在前部左右两侧的行走轨道上增加驱动油缸，以前轨道为驱动后行走轮从动支撑，行走时前轨道上驱动油缸伸缩运动驱动整机前移，轨道在油缸的拉动下自动向前梭动，整个行走过程不需要人工干预，行走灵活自动化程度高。行走时行走轮轮压较小，用行走轮代替行走轨道也较易于实现，如需增加整机行走过程的纵向稳定性，可在后锚点两侧适当增加配重。改造前后的后行走轨道与行走轮见图5和图6。3、应用效果分析多门朗桥面吊机经国产化改造后成功应用于某长江公路大桥C、C1、C2梁段钢箱梁的施工，钢箱梁最大重量450t，由两台桥面吊机抬吊作业，将运梁船（钢栈桥）上的钢箱梁段，安全地提升至桥面进行精确对位和拼装。经过较长时间的施工检验，改造前后桥面吊机作业功效对比分析如表1中所示。如上表所示国产化改造后，延长了夹片的更换周期，简化了夹片清洗与更换程序，减少了桥面吊机行走就位时间，提高吊装的安全性。4、结论综上所述，在桥面吊机国产化改造过程中主要创新点如下：1）液压提升机构设计。重新设计液压提升千斤顶的上下锚结构，满足国产钢绞线和夹片的使用，升级优化上下锚的液压系统，采用主动夹紧锚具，使得上锚具和下锚具有三种状态：紧锚、松锚和浮动，提高了吊装作业的安全性，改变了钢绞线的夹紧方式，提高夹片清洗周期，不需要每次都清洗夹片；2）行走机构设计。增加前行走轨道驱动油缸，去掉后走行轨道和驱动油缸，在原后锚横梁上增加行走轮，吊机行走时由前行走油缸驱动下，后行走轮在整机的带动下在桥面上移动，挪动轨道时用顶升油缸将整机顶起，依靠油缸的伸缩，把前轨道往前移，整个过程不需要额外的人工作业，行走自动化程度高，灵活方便，行走就位效率高。参考文献：[1]沈斌，谢发祥. 南京长江第三大桥钢箱梁桥面吊机及梁段吊装工程.世界桥梁，2006，3.[2]陈鸣，吴启和，罗承斌，肖文福. 苏通大桥多功能桥面吊机设计与使用.中外公路，2008，5.[3]王福胜. 变幅式桥面步履吊机施工技术.公路与汽运，2014，3.[4]周建林，张旭. 夹片群锚锚固性能的参数研究.桥梁建设，2008，3.[5]费汉兵，单继安，马伟杰，王志刚. 预应力钢绞线用夹片锚具硬度的探讨.施工技术，2014，18.