吊斗铲尾部支护工艺

梁为东

国家能源集团神华准能设备维修中心 内蒙古 鄂尔多斯 010300

摘要：吊斗铲更换主绷绳或对大臂进行维修保养时，需将340吨重的大臂水平放置地面。吊斗铲大臂与尾部配重保证了设备的前后平衡，所以在大臂下放过程中和下放后，需对尾部配重进行精准支护，以保持设备的平衡状态。本文通过对设备重力计算、支护点分析、风险考量等多方面总结了一套完整的吊斗铲尾部支护工艺，该工艺能够安全稳定的完成设备的检修任务。

关键词：吊斗铲尾部 受力点分布 支护 液压缸

1、引言

8750-65型吊斗铲是世界唯一也是最大的无齿轮传动大型挖掘机，设备总重5300吨，全部坐落于底盘之上，所以底盘为机房、三脚架和前端部件（包括大臂、铲斗、索具等）提供了一个稳定的工作平台，同时也为设备的上部结构提供了一个回转中心。底盘是一个直径21.3米、高1.6米的隔舱式圆型钢机构，对地比压145.5千帕，有效承重面积357.6平方米。吊斗铲大臂总长109.7米，自重340吨，挖掘深度45米，与设备呈34度水平夹角，通过主绷绳与三角架连接固定。大臂是由多个带锥度的矩形断面全焊接型钢构件组成。吊斗铲尾部配有配重箱，用来平衡大臂重量，使整台设备重心稳稳地集于中心轴，保证设备的平衡性与稳定性。当更换吊斗铲主绷绳或对大臂结构件进行升级改造检修作业时，需将大臂下放至地面，必要时，甚至要将大臂与设备主体进行分离，此时，吊斗铲将出现重心后移、失衡现象，导致设备整体或部件损坏。在这种情况下，自然就要求必须有足够的支撑力代替原有的大臂重量，从而抵消尾部重量失衡。所以在大臂下放时，必须要设计合适的支撑点和支撑力来支撑吊斗铲尾部。遂设计一套精准方案来为检修提供基准服务。从场地挑选到设备停放，再到各种的测量与计算，最后制定了吊斗铲尾部支护工艺。该工艺包含了支护的程序、工艺、安全防范措施及所需的配套设备检修工具等，足以保障吊斗铲更换主绷绳或检修大臂的各项任务顺利完成。

2、吊斗铲尾部受力点分析

吊斗铲下放大臂时，在完全没有大型吊车辅助情况下自主下落，设备前面减少340吨重量，尾部配重箱在大臂下落时会导致吊斗铲整体向尾部倾倒，所以必须对尾部配重增加至少340吨的重量支撑，才能保持设备的平衡状态，所以设计在吊斗铲尾部配重下方放置两排支护点并平均分布，每排4个；在吊斗铲整体后部的中心位置设置一个大面积的辅助支护。主要支护采用液压系统支护，以便随时观察尾部重量变化，但是为防止液压系统的不稳定性，液压缸与主体接触面错位等因素，采用部分式液压系统支护，即第一排第三排采用硬性支护，第二排选用液压系统支护。为了满足大臂下放过程中的变载荷及支护不均匀出现的单个支护受力过大，千斤顶选用300吨，按照理论计算，每个支护最终将承受38吨的静载荷。

3、支护桩设计

严谨精确的支护设计是该套工艺的有力保障和强大支撑。支护桩分为三种型号：第一排支护桩一个、第二三排支护桩8个、支护墩4个。以及充足的不同厚度的调整垫，其中支护桩在高度设计上必须在不同时间段现场测量三次以上，以防止因地面变化而引起的尺寸不够精确。

第一排：上部选用厚度为50毫米、直径为1600毫米的铁板；下部选用厚度为50毫米、直径为1700毫米的铁板；中间立柱选用3根直径300毫米、壁厚20毫米的空心管，总高度为2160毫米。三角分布与上下圆板中心位置焊接而成。

第二三排：上部选用厚度为50毫米、500毫米×500毫米的正方形铁板；下部选用厚度为50毫米、1000毫米×1000毫米的正方形铁板；中间立柱选用1根直径300毫米、壁厚20毫米的空心管，第2排高度为2000毫米4件，第三排高度为3000毫米4件。圆柱中心线与正方形中心位置重合焊接而成。

支护墩：用来代替千斤顶进行保险支护，支护墩设计与第二三排的支护桩选材相同，高度为530毫米、790毫米、420毫米。

为了消除地表不平对支护的影响，需准备200毫米×200毫米的正方形垫铁若干，厚度为1毫米-20毫米。

4、吊斗铲尾部支护过程

在吊斗铲尾部支护过程中有液压油缸泄压，支护不到位或存在间隙的可能，所以支护前一定要选用计算好的合适吨位液压油缸，支护时确保地表平整坚硬，支护点选取正确，垫铁选用厚度适合，加塞牢固，从而保障大臂起落的顺利进行。

4.1准备工作

选择宽敞平整的场地进行维修，以保证吊斗铲能够360度回转以及辅助设备的按需停放。并要求所选取的场地具要有良好的排水功能；便利的交通保障，从而不妨碍其它设备正常的生产或者爆破作业的进行等。场地提前用50装载机修理平整并铺设坚硬的岩石，并用压路机压实，表面覆盖细沙。将吊斗铲停放到合适位置好，标记尾部支护位置，然后将设备旋转90-270度，用50装载机将尾部将停位置下方的工作面上铺设50毫米厚的平整铁板，增加支护桩的受力面积，以防支护桩因受力过大而出现下沉情况。保证吊斗铲尾部的照明完好充足，准备充足的应急照明。支护全过程需要专人指挥，并指定专人进行支护、监护，必须保证设备上的通信系统及对讲机处于完好状态。使用专用频道，确保信号通畅，能够确保在司机室、机械室、机器前端以及地面上的人员都能够容易地互相通话，相互沟通。基于本项工作任务的危险性高可逆性小，工作过程中无法临时更换工具，或者工具临时损坏都会导致不可逆的结果。这就要求前期准备工作应当尽可能的保证周密性，例如工具尺寸、液压缸吨位大小、密封性能等诸多情况以防工作进行中带来因准备不够充裕而引起的工期延长甚至是设备损坏的可能。

4.2所需设备及工具

50装载机一台、50吨吊车一台。5米叉车一台、大锤、手锤、撬棍、七分钢丝绳 、卡环、10吨手拉葫芦两个、液压泵站一台、300吨千斤顶四套。

4.3支护程序

4.3.1将设备停放于检修位置，再次在铁板上对支护点做好准确标记。转动设备，将所有标记点暴露于空旷位置，利用吊车、装载机、叉车等辅助设备，将支护桩、支护墩、千斤顶精准放置于标记点位置。为了保证支护的精准度，需多次根据设备实际位置对支护桩进行调整，直到所有支护桩与吊斗铲尾部支护点中心重合。

4.3.2吊斗铲回转到停放位置，将回转架与底盘用两个10吨手拉葫芦反向固定（在导览器下方底盘上事先焊好方座与钩环）。确保在回转制动模式失效的情况下，不会因为旋转而影响尾部支护的稳定性。

4.3.3再次检查所有支护桩的位置是否与设备支护点中心位置重合，允许偏差值可在50毫米范围内，如偏差太大，可用50装载机拖拽调整，直至所有支护桩放到最佳位置。在第1排和第3排4根支护桩和支护墩上，选取相应厚度的垫铁，在每个支护点的间隙处加塞并用大锤楔紧，确保每个点位无间隙，都能承受足额负载。连接液压泵站，对第2排4套千斤顶施压，观察其动作及压力值，所有千斤顶压力保持2000PSI后关闭阀门。

5、支护监护

大臂下放作为吊斗铲工作任务中的高风险、高难度的一项，全程的监护工作就成为了该任务中的重中之重。吊斗铲大臂下放前，需提前对起落大臂程序、提升制动器抱闸情况进行检查调整。制定严密的计划、充分的维修准备以及经验丰富的作业人员来确保本次任务的安全性和完整性。放大臂时，必须使用充足的枕木来支撑大臂，同时在吊斗铲回转架尾部配重箱的下部，进行严密监护，观察支护桩有无歪斜、下沉，垫铁是否松动，重点观察4套千斤顶的压力值变化，随时调整压力及调整垫铁。

6、安全提示及防范措施

在吊斗铲大臂下放，尾部支护工作进行中时，液压千斤顶油泵必须放置于吊斗铲尾部外侧进行监控，从而保证监护人员的绝对安全。监护人员必须保证至少由4人成两组，从多个方向进行监控。严禁在恶劣的天气情况下或夜间试图提升或下放大臂。

7、总结

吊斗铲为典型的重型设备，体积大、工作强度大、工作环境恶劣等都是突出特点。在对设备进行维修保养时，提前制定详细的检修计划及危险防范措施，做好危险源辨识及风险预控，作业时认真开展现场会及注意事项的提醒，对检修过程实施无死角监护。在保证设备及人员的安全的条件下顺利完成设备检修任务。

参考文献：

[1] 美国比塞洛斯公司：8750-65型迈步式吊斗铲操作手册 序列号1141159

[2] 美国比塞洛斯公司：8750-65型迈步式吊斗铲维修手册

[3]吴拓，实用机械设备维修技术，化学工业出版社，2013.

[4] 黄安贻.董起顺 液压传动，西安交通大学出版社2005.5

[5] 张学政 金属工艺学，中央广播电视大学出版社1996.5