門式起重機(jī)自動夾軌器原理及使用

提要：夾軌器與機(jī)車是通過夾鉗軸后端的孔連接，機(jī)車行走時，拖（推）動夾軌器同步移動時，導(dǎo)輪在夾軌器的重量壓力下可沿蛇形軌道滾動，并經(jīng)引導(dǎo)輪支架、導(dǎo)鉗軸帶動夾軌器整體在固定軸沿軌道面浮動。自動夾軌器可自動將門式起重機(jī)鎖定在軌道上，以防止受意外推力時而滑動。夾軌器在大車行走狀態(tài)自動開啟，其它狀態(tài)自動夾緊?？刂葡到y(tǒng)采用西門子PLC控制。在不改變原機(jī)操作動作的前提下，通過PLC系統(tǒng)將起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)的行走與停止、制動器的開啟與制動、夾軌器的開啟與夾緊等動作實行自動控制，提高了整機(jī)穩(wěn)定性及安全性。 自動夾軌器可自動將門式起重機(jī)鎖定在軌道上，以防止受意外推力時而滑動。該裝置由機(jī)械夾軌鉗、液壓泵站、自動控制柜三部分組成。液壓泵站提供液壓油，借助油缸帶動連桿，壓縮儲能彈簧，經(jīng)夾鉗臂將鋼軌夾緊后自鎖，并保持夾緊力始終在設(shè)計值。夾軌器在大車行走狀態(tài)自動開啟，其它狀態(tài)自動夾緊?？刂葡到y(tǒng)采用西門子PLC控制。在不改變原機(jī)操作動作的前提下，通過PLC系統(tǒng)將起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)的行走與停止、制動器的開啟與制動、夾軌器的開啟與夾緊等動作實行自動控制，提高了整機(jī)穩(wěn)定性及安全性。 一、夾軌器構(gòu)成及工作原理 夾軌器與機(jī)車是通過夾鉗軸后端的孔連接，機(jī)車行走時，拖（推）動夾軌器同步移動時，導(dǎo)輪在夾軌器的重量壓力下可沿蛇形軌道滾動，并經(jīng)引導(dǎo)輪支架、導(dǎo)鉗軸帶動夾軌器整體在固定軸沿軌道面浮動，因此夾軌鉗與軌道的中心線及夾軌鉗的最低點與軌道面的高度始終被控制在設(shè)計值內(nèi)，行走中夾軌鉗不會與軌道產(chǎn)生碰擦，從而使兩只夾鉗口的夾緊力是一致的。 該裝置在其鉗口鐵的下端設(shè)計了一個鉤頭，此鉤頭在夾軌鉗夾緊鋼軌后能扣住鋼軌，可防止夾軌鉗沿自身的滑道意外上移而將夾緊力釋放。 1．機(jī)械夾軌鉗（圖1） (1)技術(shù)參數(shù)每副夾鉗夾緊力20t；鉗口開度20°；開鉗時間7s；夾鉗時間10s；開鉗后夾鉗最低處距鋼軌面距離30mm；防風(fēng)等級12級。 (2)設(shè)計特點①夾軌器的夾緊機(jī)構(gòu)是閉鎖設(shè)計，夾緊后C點低于AB連線（圖1），使夾緊力不受其它因素的影響，保持在設(shè)計值內(nèi)；②在可壓縮蓄能連桿內(nèi)設(shè)置了蓄能彈簧，連桿可以隨彈簧的壓縮變短，滿足了過死點設(shè)計所需的技術(shù)條件，而且具有補(bǔ)償功能；采自中國資產(chǎn)管理網(wǎng)。③一臺門機(jī)上安裝四副夾軌器，總夾緊力達(dá)80t，可抵御12級大風(fēng)；同時夾鉗鉤頭設(shè)計，可防整車傾翻；④夾軌器開鉗后可向上升起100mm，使其最低處距鋼軌面距離保持30mm，機(jī)車行走時夾鉗與軌道不會發(fā)生干涉；⑤夾軌器的引導(dǎo)輪能克服鋼軌平度及直度的缺陷，使夾軌器的中心線與軌道的中心線及鉗口與鋼軌面的高度保持在設(shè)計值內(nèi)。 2．液壓機(jī)構(gòu) (1)技術(shù)參數(shù) 液壓泵站電動機(jī)功率5. 5kW；轉(zhuǎn)速1440r/min；額定壓力15MPa；工作壓力10~12MPa；額定流量25L/min；貯油量40L；油品型號H46抗磨液壓油。 (2)原理與特點（圖2） YV1得電，YV3失電時，系統(tǒng)是高壓狀態(tài)。壓力油經(jīng)換向閥左位→液壓鎖→油缸上腔→活塞桿伸出→夾鉗下行完成夾緊閉鎖。YV2和YV3得電時，系統(tǒng)是低壓狀態(tài)。壓力油經(jīng)換向閥右位→液壓鎖→油缸下腔→活塞桿收回→夾鉗上行完成松提鉗，保持夾鉗離軌面l00mm。如過載溢流閥動作。液壓鎖作用是封閉油缸，防止液壓鎖和油缸系統(tǒng)以外的油管滲漏，避免油缸因泵停止工作產(chǎn)生回位，特別是夾鉗在開鉗后的下墜。 3 . PLC控制系統(tǒng) (1)控制系統(tǒng)特點 夾軌器各個動作由程序邏輯自動控制，減輕了大車行走機(jī)構(gòu)啟動時的沖擊，設(shè)有故障自動檢測功能和顯示。 根據(jù)塔機(jī)大車運(yùn)行控制技術(shù)要求，PLC的輸入信號有11個，輸出信號9個，共20個點。整個PLC控制系統(tǒng)程序有120步，而且不需要與上位機(jī)通信。因此選用中外合資華光電子有限公司的SM - 24R型。 (2)PLC控制流程 ①PLC上電（包括停電后來電、電動機(jī)保護(hù)動作后恢復(fù)供電、上班送電），自檢夾鉗限位開關(guān)。如果無夾鉗到位信號，PLC將啟動警聲燈和液壓站，自動完成夾鉗動作；有夾鉗信號，則保持夾鉗狀態(tài)。 ②大車行走行車指令到→警聲燈動作→延時→液壓站動作→延時→開鉗（電磁閥）動作→夾軌器打開，PLC接到開鉗到位信號一大車制動器動作→延時、大車電動機(jī)啟動→大車行走。 ③停大車無行車指令（大車已動），停大車電動機(jī)→延時→夾鉗動作→PLC接到夾鉗到位信號→停液壓站和警聲燈→零位信號回聯(lián)動臺。 ④大車行程限位動作，大車按停車動作程序執(zhí)行，主令控制開關(guān)同向操作時無效，反向操作則按行車動作執(zhí)行。 大車的操作應(yīng)從零位狀態(tài)下開始才有效。 4．系統(tǒng)工作流程（圖3） 自動控制夾軌器松開時，扳動行走開關(guān)的手柄，自動控制中心接到行走指令后，首先啟動誓告裝置，后啟動液壓泵，開啟電磁閥，液壓泵輸出的油通過換向閥到油缸的下腔，活塞回縮，鉸軸帶動連桿在支架滑道上移動，再經(jīng)連桿銷拉動夾軌鉗向內(nèi)收攏，并繞導(dǎo)鉗軸旋轉(zhuǎn)開啟夾軌鉗，待鉗口鐵與鋼軌完全脫開時，液壓油缸將兩只夾鉗提高至上止點，閉合上止點行程開關(guān)，開啟電磁溢流閥并將可以行走的信息反饋給自動控制中心，自動控制中心接到信息后先松開行走制動器，然后啟動行走電動機(jī)，驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)使機(jī)車在軌道上移動。 行走需停止時，將行走開關(guān)的手柄扳回中間位置，自動控制中心接到終止行走指令后，首先切斷行走電動機(jī)電源，使機(jī)車進(jìn)入自由滑行狀態(tài)，當(dāng)滑行基本結(jié)束時，自動制緊行走制動器，然后啟動液壓油泵、開啟電磁換向閥，高壓油液進(jìn)人油缸的上腔，活塞外伸，推動鉸軸在支架滑道中向下移動，夾軌鉗依自身重量沿夾軌面在夾軌鉗的滑道中下墜至夾軌鉗滑道的上止點兩側(cè)；經(jīng)連桿推動夾軌鉗臂上端向外張開，同時繞夾鉗軸旋轉(zhuǎn)，使其下端向內(nèi)收攏，在A、B連線上方將鉗口鐵與鋼軌貼緊；此時液壓油缸的活塞仍繼續(xù)向外伸，而夾軌鉗受夾鉗軸的限制及鋼軌的支撐，下端不可能再向內(nèi)收攏，因此當(dāng)液壓油缸的巨大壓力壓迫連桿時，連桿則將設(shè)置在其內(nèi)部的彈簧壓縮，使A、C兩點及B、C兩點的長度縮短，并在A,、B連線的上方約10mm處將彈簧全部壓縮，夾軌鉗的鉤頭扣住了鋼軌，此時的夾緊力已滿足技術(shù)要求。爾后在液壓油缸的推力下，將中間鉸接軸推向下止點，使C點低于A、B連線進(jìn)行機(jī)械式自鎖，保持夾緊力不被釋放。同時自動切斷行走機(jī)構(gòu)電源。 二、使用情況 自動夾軌器安裝在三峽工地的四臺SDTQ1800/60型高架門機(jī)上，常開式夾軌器安裝在一臺MQ540/30型門式起重機(jī)上。兩種型號的夾軌器，經(jīng)受了三峽三次大風(fēng)的考驗，性能良好，夾緊牢固。未安裝夾軌器前，回轉(zhuǎn)停止時，由于慣性力的作用，巨大的沖擊力，常使臺車聯(lián)動軸扭斷或減速器固定底盤脫裂。行車在鋼軌上的滑移量在100~400mrn。加裝后，消除了上述現(xiàn)象。 當(dāng)前同類夾軌器，如丹麥KROLL塔式起重機(jī)夾軌器，開啟后可升降，但只能扣住鋼軌，不能夾緊，且受軌道固定螺栓影響，若遇螺栓必然被頂住，夾鉗放不下去，因此扣不住鋼軌。又如上海港機(jī)的液壓夾軌器，開啟后不能升降，只能在鋼軌凸出軌基平面的軌道上使用，對于軌面與軌基高度一致的軌道則無法使甩，且夾緊力小。老式的手動夾軌器正常情況下不用，遇到大風(fēng)預(yù)報后，由人工扳動夾緊，因平時用得少，造成銹蝕而無法工作。本文介紹的夾軌器，不受軌道形式限制，始終能自動夾緊、且夾緊力大，故障率僅為0.5‰。