900t轮胎式提梁机技术改造

孙烈

中铁十一局集团桥梁有限公司335000

摘要：为了降低高速铁路建设成本，国内已开始用40m跨度铁路预制梁全面替代原32m铁路预制梁箱梁的试点，并将全线推广。国内某新建铁路标段需求适配40m预制梁的1000t级轮胎式提梁机，为了使旧设备的利用率最大化，节约项目成本，需要对现有的适配32m预制梁的900t级轮胎式提梁机进行技术改造，增加其额定起升重量和跨度，以适应项目标段内铁路预制梁的运输。本文对提梁机和改造目标进行了简要描述，并详细介绍了900t级轮胎式提梁机主梁、支腿、行走系统、转向系统、起升系统、液压系统、电控系统等方面的全方位系统化改造，对计算困难的大车架和吊具进行了有限元仿真计算，充分保证了改造后设备使用的安全性，对轮胎式提梁机及其它起重运输设备的改造具有指导意义，具有广阔的应用前景。

关键词：铁路桥梁施工轮胎式提梁机改造

1[

]引言

铁路是国民经济大动脉、关键基础设施和重大民生工程。党中央、国务院高度重视铁路发展，2016年7月，国家发展改革委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布了《中长期铁路网规划》，勾画了新时期“八纵八横”高速铁路网的宏大蓝图。

桥梁设计与建造是高速铁路建设的关键[1]，提梁机、运梁车、架桥机是服务于现代高速铁路桥梁建设中混凝土梁制造和安装的关键设备，我国掌握了“运架提”成套设备的研制技术[2]，各种型号规格的提梁机在我国已投入使用近千台，价值近百亿元。

提梁机可分为轨行式和轮胎式两种[3]，轮胎式提梁机机动灵活，在高速铁路双线整体式PC箱梁预制场中非常方便于混凝土梁体的起吊、调运、堆码、倒运等施工，属于特重型轮胎门式起重机范畴，在我国高速铁路建设中得到迅猛的发展[4]。原提梁机多是针对32m跨度预制梁而设计，由于40m跨度铁路预制梁的成本及效果优势[5-6]，现国内已开始用全面替代原32m铁路预制梁箱梁的试点，并将全线推广，因而原适配32m预制梁的900t级提梁机无法继续使用，为了使提梁机的利用率最大化，节约项目成本，对现有旧提梁机进行改造以使其适应新工况便是最高效的解决方案[7]。

国内某新建铁路标段需求1000t级轮胎式提梁机，需要对现有900t级轮胎式提梁机进行技术改造，满足提梁机的固有功能[8]，增加其额定起升重量和跨度，使其能够搬运40m、32m、24m铁路箱梁(从制梁台位上搬运箱梁至存梁台座或从存梁台座搬运箱梁至提梁站)并且能为1000t级运梁车装梁并确保载梁后的运梁车与搬运机之间无结构干涉。

2技术改造方案

轮胎式提梁机的“大改小”相对简单，“小改大”较为复杂，将900t级的原提梁机升级到1000t级的目标提梁机将进行全方位系统化的计算与改造，主要改造方面包括主梁、支腿、行走系统、转向系统、起升系统、液压系统、电控系统等。原提梁机结构如图1所示。

2.1主梁改造

由于目标提梁机相较于原提梁机的跨度增加，主梁需新制5.1m加长节，并与原主梁通过拼接板连接，将主梁跨度由43.5m改造为48.6m；旧主梁上下盖板需贴板补强，重新制作接头拼接板板，重新配钻螺栓孔，更换主梁螺栓并加长、加高主梁上的天车纵移轨道。

2.2支腿改造

目标提梁机有为运梁车装梁功能，因此需要将原提梁机改造为双门架结构，满足运梁车的侧面通行。新制2套侧横梁和4套支腿，支腿与侧横梁形成门架结构，主梁通过螺栓与稳定撑杆固定在侧横梁上。

2.3行走及转向系统改造

由于原提梁机额定载重量900t，自重485t，悬挂数量28个，单个悬挂承载重量为49.46t，目标提梁机额定载重量1000t，自重约680t，以旧设备单个悬挂承载49.46t为标准，则改造后所需悬挂数量为34个。由于目标架桥机为双门架结构，含4套支腿，因此需新制4套行走大车，每个大车架上悬挂数需为偶数，故取每套行走大车为5轴线10悬挂，共计40套悬挂，以满足整机承载能力要求，改造后每悬挂承载重量42t。原悬挂数量为28套，需增加12套悬挂及转向系统。

2.4起升系统改造

由于目标提梁机额定起升重量增加，需新制满足纵横移功能的起重天车和吊具，增加滑轮组倍率，在卷扬机单绳拉力不变的情况下满足起重量增加的要求。由于滑轮组倍率增加，需更换更长的钢丝绳以满足起升高度要求。同时，卷筒挡边加高，以满足钢丝绳加长后的容绳量要求，新制吊杆，满足起重量的要求。

2.5液压及电控系统改造

根据改造的行走系统，新增转向多路阀，悬挂防爆阀和球阀，新制大车架上液压管路和主梁上液压管路更换或改造。

目标提梁机的微电控系统采用基于CAN总线的分布式控制[9]，选用进口工程车辆专用控制器，具有CAN总线接口，降低电控部分的复杂性，控制器防护等级达到IP67，可用在振动，潮湿等工作环境，可靠性极高。

升级或替换原提梁机的整机安全监控系统、电气安全保护系统、超速安全保护系统、重量限制系统、转向限制系统和起升高度限制系统等。

2.6完成改造

继续进行提梁机其它附属结构的改造，拼装调试后提梁机改造作业完成，改造后的1000t级目标提梁机结构如图2所示。

3提梁机关键部位有限元仿真计算

3.1大车架支梁仿真计算

由于载荷及支腿结构的变化，需要对大车架进行结构强度计算。大车架的主梁和支梁为拼焊结构，是悬挂的直接受力部位，由于支梁形状不规则且细长比较小，常规计算方法难以准确反映受力状态，因此采用有限元仿真计算的方法进行强度校核计算[10-12]，充分保障设备运行的安全性，仿真结果如图3所示。

如图3所示，目标1000t级轮胎式提梁机在额定载荷状态下大车架主梁与支梁焊接处应力较小，支梁处应力较大，应力最大点出现在支梁转角处，其应力最大值为231Mpa，约等于许用应力，因此设计满足强度要求。

3.2吊具仿真计算

对起升系统进行了改造时，用新制的1000t吊具替换了原900t吊具，新制的吊具承受的弯矩及剪力值均较大，由于其结构复杂，常规的计算方法受限，有必要用有限元仿真计算进行校核计算，仿真计算结果如图4所示。

仿真结果如图4所示，目标1000t级轮胎式提梁机在额定载荷状态下吊具整体应力较小，应力最大点出现在吊杆安装孔边缘，其应力最大值为218Mpa，在许用应力范围之内，因此设计满足强度要求。

4结束语

针对国内某新建铁路标段对1000t级轮胎式提梁机的需求，将原有900t级轮胎式提梁机进行了升级改造，详细介绍了改造方法，并对计算难度较大的关键部位进行了有限元仿真校核，对轮胎式提梁机及其它起重运输设备的改造具有指导意义，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]郑健.中国高速铁路桥梁建设关键技术[J].中国工程科学,2008,10(7):18-27.

[2]黄耀怡,余春红.纵论我国大吨位提梁机的世界首创和持续领先之路[J].铁道建筑技术,2015(6):1-17.

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[4]周兵,施正宝.900t轮胎提梁机改造方案及施工技术研究[C]//中国交通建设集团有限公司科技大会.2009.

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[6]宋瑞,刘林芽,董春燕,etal.高速铁路40m与32m箱梁振动噪声对比研究[J].铁道工程学报,2018,v.35；No.235(04):57-62.

[7]周兵,施正宝.900t轮胎提梁机改造方案及施工技术研究[C]//中国交通建设集团有限公司科技大会.2009.

[8]周兵,施正宝.900t轮胎式提梁机改造及在石武客运专线西平制梁场的应用[J].铁道标准设计,2010(9):114-117.

[9]卞永明,戴颖明,金晓林.基于CAN总线的900t轮胎式提梁机分布式控制系统[J].中国工程机械学报,2008,6(1):38-43.

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[12]张红梅.大型提梁机结构有限元分析与优化设计[D].长安大学,2009.