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高铁架桥机提运架系统工程施工实训装置


一、概述

  高铁架桥机提运架系统工程施工装置的基本要求和规格尺寸为基础,结合我公司多年来制作各类重型机械实训,特别是盾构机同类实训装置的实际生产经验和工艺技术,建成后如同一台缩小版的真实高铁架桥机提运架系统工程施工装置。与真实盾构机的区别主要只在“效率”、“规格”两个方面上;

  此实训装置在一个占地面积20×5m的空间区域。主要由:架桥机、运梁车、提梁机以及5孔高铁箱梁和桥墩工程等四大部分组成。本装置可选择整套系统,也可根据需要及对应的施工工艺,分区分段灵活选择进行组合。

  为方便学员制作和安全起见,整个架桥机提、运、架系统场地布置分两个区域:东区提运架区域,实行安全分级操作;直接在地面上进行,运架运行轨迹根据精度、安全程度按蓝色、黄色、红色标注,地面提运架操作区属于低风险高安全程度实训操作区域;西区为桥上提运架操作区域,平面布置和地面操作区域一样,并在红线标注区域设置钢围栏安全限位轨道;普通实训均在地面操作区进行,只有操作技能达到安全要求的才能进行上桥架桥机系统提运架操作。

1、系统功能。

  ①全真实动作运行,各机电、液压设备都处于真实设备位置并都具备相应的功能原理。学员实际动手操作,全方位效果模拟,帮助学员熟悉盾构机的相关控制系统和操作方法。

  ②可开设实验实训项目38项(包括细化的电气系统,如:过载保护、马达及油缸欠压保护、电源欠压保护、走行跑偏报警及自动停车保护、运梁车与架桥机防撞保护、预警及限位保护、前后司机室操作对称并互锁;制动系统等)。

  ③本实训装置设置了“实际工作中的常见故障”,包括设备系统故障和电气系统的故障模拟。“故障”效果在本装置上都有相应的现象出现,并可由教师随机选定其中某个或几个故障,由学员来解决,以达到实训的目标,培养学员处理常见故障和解决实际问题的能力、以及应变的能力。

  ④操控系统,模拟真实高铁架桥机提运架工程施工的操控系统,专门设计一套操控系统可实现对实训装置的实际操控。部分数据可真实地检测到,只是要比真实的要小,以保证让操作人员有完全“真实”感受,让学员了解和掌握各架桥机械设备操作人员的基本操作,培养实际操作能力。

2、制作比例。

  整体按1:10、1:5及任意比例缩小制作,即实训装置的各施工机械的主体结构、高铁订箱梁等将按与真实结构物的1:10、1:5及任意比例进行缩小制作。但为了保证机械设备的强度及正常运转,局部组件在不影响整体效果的前提下制作比例将作适当调整。

3、设备材质。

  本装置的机械设备材质原则上按照真实机械设备的材质进行制作,则整体结构采用金属材质,各机电设备、液压设备、运行设备等与施工现场实际装置的材质无异。


二、具体描述

1、高铁箱梁和桥墩工程

  高铁箱梁和桥墩工程属此施工过程的配套部分,无论选择“整套系统”,还是“分区分段灵活选择”,都需要这配套部分来进行组合。

  ①高铁箱梁,

  统一按1:10、1:5及任意比例缩小制作,规格及数量以满足本实训项目的要求。箱梁全部为双线式,并设计制作6个孔段,其中3孔段长都为3.2m,成组并固定相应的桥墩上,以确保操作过程的安全。另外3孔段,其中两孔段长为3.2m,另一孔段长为2.4m的,配合吊、运、架机械设备操作运行。

为保证箱梁在反复吊装实训过程的强度和重量控制,实训装置的箱梁材质不再用钢筋混凝土,而改用轻钢龙骨,外铺钢板焊接包装,确保外形和吊装功能与实际箱梁一致。

  ②桥墩工程,

  桥墩统一按1:10、1:5及任意比例缩小制作,设置为五墩四孔。全部与双线式箱梁配套使用。

架桥机实训

  为保证各桥墩在反复吊装实训过程的强度,实训装置的箱梁材质不再用钢筋混凝土,而改用钢龙骨,外铺钢板焊接包装,确保外形与实际桥墩基本一致;

为保证在实训过程的稳度、安全和方便操作,桥墩的高度设为0.6m,且固定在地面或底板上,但为满足不同长度的梁段施工实训,其装置的最后一个桥墩固定点为可调。


2、架桥机

  本装置的架桥机是以JQ900B型架桥机为原型,按1:10、1:5及任意比例缩小制作。

  其基本原理是:JQ900B型架桥机采用了步履式无导梁自平衡体系,主要由2台天车、2根大梁和3个门柱组成。需要与YL900型轮胎式运梁车和900吨轮胎式提梁机等配套使用。其工作原理是提梁机装梁,轮胎式运梁车运梁,尾部喂梁。起重小车吊梁拖拉取梁,跨一孔架梁,架桥机轮胎式行走纵移过跨。主要用于高速铁路32m及以下跨度桥梁双线预制箱梁的架设。可以架设32m、24m、20m双线等跨箱梁及其中任意跨度组合的变跨箱梁。

架桥机施工作业效果参考图:

架桥机实训

(2)架桥机结构型式

  JQ900B型架桥机为龙门式双主梁三支腿结构,主要由起重小车、机臂、一号柱、二号柱、三号柱、液压系统、电气控制系统等组成。如图下图所示。

架桥机实训

  模拟装置的机臂:机臂是架桥机的承载主梁,为双箱梁结构,每根箱梁设计成箱形变截面形式。全长7.2m,适合箱梁高0.3m,分成七个节段;两主梁中心距0.9m,节段间采用高强螺栓联接。

架桥机教学设备

  机臂两端通过横联连接在一起,二、三号柱与机臂通过高强螺栓固定联接。二、三号柱部位采用马鞍形横联连接,可以进一步提高机臂间的横向连接刚度,马鞍形结构既可以保证起重小车的通行,又能提高整机的横向整体性。机臂上盖板上铺设起重小车走行轨道,上盖板内侧设有起重小车导向轨道;一、二号柱间的下盖板翼缘板上设有一号柱挂轮走行耳梁。机臂前部下盖板设有变跨节点,提供一号柱不同的安装位置,满足3.2m、2.4m.箱梁架设作业施工的需要。架桥机纵移时,一号柱可沿机臂下耳梁前后走行,架梁时通过节点定位装置与机臂固定铰接。

  起重小车:架桥机配有两台起重小车,由起升机构、行走机构、横移机构、走行车架各排绳装置等组成。后小车的两套起升机构通过均衡轮使两吊点受力均衡,将吊梁作业时的四吊点转换成三吊点。起重小车具有三维运动和微动功能,能保证箱梁的准确对位安装。

  起重小车采用凹式结构架。走行机构采用链传动牵引,重物移运器承重走行的方式。起重小车起升机构为电机驱动,行星齿轮减速机内藏式卷扬机传动。起升机构的高速轴和卷筒上均设有制动装置,高速轴采用液压推杆制动器作为常规运行制动,电机与减速机之间通过带制动轮的齿轮联轴器连接;低速级采用液压盘式制动器作为紧急制动,确保吊梁作业安全可靠。

  起升机构包括起升卷扬机、动滑轮组、定滑轮组和均衡滑轮等,滑轮组倍率为2×16,其中均衡滑轮架上安装有荷重传感器,可以实时反映起升载荷。起升卷扬机为电机驱动行星齿轮减速机内藏式卷扬机,电机自带制动装置。

  起重小车卷扬机构采用了主动排绳器排绳功能。

  一号柱:一号柱主要由挂轮组、转盘、伸缩柱、枕梁等组成。架梁作业时与机臂纵向固定成铰接结构,成为柔性支腿。与机臂、二号柱组成龙门架结构。纵移作业时    一号柱与机臂之间可相对运动,实现一号柱过跨支撑。

  二号柱:二号柱为“O”形门架结构,是“龙门架”结构中的刚性支腿。二号柱与机臂通过接点板固结在一起。二号柱下横梁上设有液压升降支腿、轮胎走行轮组,二、三号柱走行轮组组成架桥机的走行机构。二号柱走行轮胎选用实芯轮胎。

  三号柱:三号柱是架桥机纵移驱动支柱,设计成门架式结构。由升降柱、折叠机构、走行机构、液压悬挂均衡装置、转向机构等组成。三号柱走行为液压驱动轮胎式走行,每个驱动轮组都备有制动功能。三号柱有二种支撑工位——宽式支撑和窄式支撑。

  液压系统:架桥机液压系统根据其结构及使用特点,采用分散式布局,分成一号柱、二号柱、三号柱及吊小车等五个分系统。

  电气系统:本实训装置的架桥机电气控制系统,模拟真实高铁架桥机提运架工程施工的操控系统,专门设计一套操控系统可实现对实训装置的实际操控。所有操作通过屏幕进行,主屏幕将实时同步显示系统关键点数据及电气系统本身各部分的工作状态,为学员提供了良好人机界面,直观监视各项安全保护参数的动态变化,同时提供图形声光报警。无线遥控装置为用户提供了便捷的操作环境。1~3号柱,1、2号小车及运梁车各部件分别组成,并具备互锁操作功能。


3、轮胎式运梁车

  胎式运梁车实训装置采用YL900型轮胎式运梁车为原型,主体按1:10、1:5及任意比例进行缩小制作,与统一按1:10、1:5及任意比例缩小制作双线式箱梁配套使用,并能确保其承载的重量不小于此箱梁的总重量(约1.45t)。

900t运梁车实训装置整体效果

运梁车模型

  YL900型轮胎式运梁车,是在未铺道碴的路基及箱梁上运输混凝土箱梁的特种运输车辆,由走行轮组、主梁、托梁台车及链轮驱动机构、支腿、转向机构、动力系统、液压系统、电气系统及制动系统等组成。如下图所示。

运梁车

  该运梁车具有以下特点:

  ①前承重横梁固定支撑与后托梁台车均衡液压缸组成三点支承系统,确保提供安全、可靠的承载。

  ②轮组采用变量液压马达驱动,具有驱动力大、无级调速的优点。

  ③轮组安装有液压油缸减震与平衡系统,确保在不平整路面上行驶的稳定性,避免某一单元件超载。运梁车设有车体倾斜报警装置,当路面出现凹凸不平、纵横坡时,平衡油缸会随机提供补偿,通过调整平衡油缸来保证车体保持水平状态。

  ④整机采用司机室集中控制(监控)。


4、采用TLJ450/30型提梁机

  提梁机实训装置采用采用TLJ450/30型提梁机为原型,由两台龙门式吊机组成,主体同样按1:10、1:5及任意比例进行缩小制作,与统一按1:10、1:5及任意比例缩小制作双线式箱梁,以及按1:10、1:5及任意比例缩小制作的胎式运梁车实训装置等配套使用,两台龙门式吊机同步动作,协同工作,并能确保其起吊的重量不小于此箱梁的总重量(约1.45t),提梁机实训装置整体工作场景如下:

架桥机实训教学


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