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          高鐵架橋機提運架系統工程施工實訓裝置


          一、概述

            高鐵架橋機提運架系統工程施工裝置的基本要求和規格尺寸為基礎,結合我公司多年來制作各類重型機械實訓,特別是盾構機同類實訓裝置的實際生產經驗和工藝技術,建成后如同一臺縮小版的真實高鐵架橋機提運架系統工程施工裝置。與真實盾構機的區別主要只在“效率”、“規格”兩個方面上;

            此實訓裝置在一個占地面積20×5m的空間區域。主要由:架橋機、運梁車、提梁機以及5孔高鐵箱梁和橋墩工程等四大部分組成。本裝置可選擇整套系統,也可根據需要及對應的施工工藝,分區分段靈活選擇進行組合。

            為方便學員制作和安全起見,整個架橋機提、運、架系統場地布置分兩個區域:東區提運架區域,實行安全分級操作;直接在地面上進行,運架運行軌跡根據精度、安全程度按藍色、黃色、紅色標注,地面提運架操作區屬于低風險高安全程度實訓操作區域;西區為橋上提運架操作區域,平面布置和地面操作區域一樣,并在紅線標注區域設置鋼圍欄安全限位軌道;普通實訓均在地面操作區進行,只有操作技能達到安全要求的才能進行上橋架橋機系統提運架操作。

          高鐵架橋機實訓裝置

          1、系統功能。

            ①全真實動作運行,各機電、液壓設備都處于真實設備位置并都具備相應的功能原理。學員實際動手操作,全方位效果模擬,幫助學員熟悉盾構機的相關控制系統和操作方法。

            ②可開設實驗實訓項目38項(包括細化的電氣系統,如:過載保護、馬達及油缸欠壓保護、電源欠壓保護、走行跑偏報警及自動停車保護、運梁車與架橋機防撞保護、預警及限位保護、前后司機室操作對稱并互鎖;制動系統等)。

            ③本實訓裝置設置了“實際工作中的常見故障”,包括設備系統故障和電氣系統的故障模擬?!肮收稀毙Ч诒狙b置上都有相應的現象出現,并可由教師隨機選定其中某個或幾個故障,由學員來解決,以達到實訓的目標,培養學員處理常見故障和解決實際問題的能力、以及應變的能力。

            ④操控系統,模擬真實高鐵架橋機提運架工程施工的操控系統,專門設計一套操控系統可實現對實訓裝置的實際操控。部分數據可真實地檢測到,只是要比真實的要小,以保證讓操作人員有完全“真實”感受,讓學員了解和掌握各架橋機械設備操作人員的基本操作,培養實際操作能力。

          2、制作比例。

            整體按1:10、1:5及任意比例縮小制作,即實訓裝置的各施工機械的主體結構、高鐵訂箱梁等將按與真實結構物的1:10、1:5及任意比例進行縮小制作。但為了保證機械設備的強度及正常運轉,局部組件在不影響整體效果的前提下制作比例將作適當調整。

          3、設備材質。

            本裝置的機械設備材質原則上按照真實機械設備的材質進行制作,則整體結構采用金屬材質,各機電設備、液壓設備、運行設備等與施工現場實際裝置的材質無異。


          二、具體描述

          1、高鐵箱梁和橋墩工程

            高鐵箱梁和橋墩工程屬此施工過程的配套部分,無論選擇“整套系統”,還是“分區分段靈活選擇”,都需要這配套部分來進行組合。

            ①高鐵箱梁,

            統一按1:10、1:5及任意比例縮小制作,規格及數量以滿足本實訓項目的要求。箱梁全部為雙線式,并設計制作6個孔段,其中3孔段長都為3.2m,成組并固定相應的橋墩上,以確保操作過程的安全。另外3孔段,其中兩孔段長為3.2m,另一孔段長為2.4m的,配合吊、運、架機械設備操作運行。

          為保證箱梁在反復吊裝實訓過程的強度和重量控制,實訓裝置的箱梁材質不再用鋼筋混凝土,而改用輕鋼龍骨,外鋪鋼板焊接包裝,確保外形和吊裝功能與實際箱梁一致。

            ②橋墩工程,

            橋墩統一按1:10、1:5及任意比例縮小制作,設置為五墩四孔。全部與雙線式箱梁配套使用。

          架橋機實訓

            為保證各橋墩在反復吊裝實訓過程的強度,實訓裝置的箱梁材質不再用鋼筋混凝土,而改用鋼龍骨,外鋪鋼板焊接包裝,確保外形與實際橋墩基本一致;

          為保證在實訓過程的穩度、安全和方便操作,橋墩的高度設為0.6m,且固定在地面或底板上,但為滿足不同長度的梁段施工實訓,其裝置的最后一個橋墩固定點為可調。


          2、架橋機

            本裝置的架橋機是以JQ900B型架橋機為原型,按1:10、1:5及任意比例縮小制作。

            其基本原理是:JQ900B型架橋機采用了步履式無導梁自平衡體系,主要由2臺天車、2根大梁和3個門柱組成。需要與YL900型輪胎式運梁車和900噸輪胎式提梁機等配套使用。其工作原理是提梁機裝梁,輪胎式運梁車運梁,尾部喂梁。起重小車吊梁拖拉取梁,跨一孔架梁,架橋機輪胎式行走縱移過跨。主要用于高速鐵路32m及以下跨度橋梁雙線預制箱梁的架設??梢约茉O32m、24m、20m雙線等跨箱梁及其中任意跨度組合的變跨箱梁。

          架橋機施工作業效果參考圖:

          架橋機實訓

          (2)架橋機結構型式

            JQ900B型架橋機為龍門式雙主梁三支腿結構,主要由起重小車、機臂、一號柱、二號柱、三號柱、液壓系統、電氣控制系統等組成。如圖下圖所示。

          架橋機實訓

            模擬裝置的機臂:機臂是架橋機的承載主梁,為雙箱梁結構,每根箱梁設計成箱形變截面形式。全長7.2m,適合箱梁高0.3m,分成七個節段;兩主梁中心距0.9m,節段間采用高強螺栓聯接。

          架橋機教學設備

            機臂兩端通過橫聯連接在一起,二、三號柱與機臂通過高強螺栓固定聯接。二、三號柱部位采用馬鞍形橫聯連接,可以進一步提高機臂間的橫向連接剛度,馬鞍形結構既可以保證起重小車的通行,又能提高整機的橫向整體性。機臂上蓋板上鋪設起重小車走行軌道,上蓋板內側設有起重小車導向軌道;一、二號柱間的下蓋板翼緣板上設有一號柱掛輪走行耳梁。機臂前部下蓋板設有變跨節點,提供一號柱不同的安裝位置,滿足3.2m、2.4m.箱梁架設作業施工的需要。架橋機縱移時,一號柱可沿機臂下耳梁前后走行,架梁時通過節點定位裝置與機臂固定鉸接。

            起重小車:架橋機配有兩臺起重小車,由起升機構、行走機構、橫移機構、走行車架各排繩裝置等組成。后小車的兩套起升機構通過均衡輪使兩吊點受力均衡,將吊梁作業時的四吊點轉換成三吊點。起重小車具有三維運動和微動功能,能保證箱梁的準確對位安裝。

            起重小車采用凹式結構架。走行機構采用鏈傳動牽引,重物移運器承重走行的方式。起重小車起升機構為電機驅動,行星齒輪減速機內藏式卷揚機傳動。起升機構的高速軸和卷筒上均設有制動裝置,高速軸采用液壓推桿制動器作為常規運行制動,電機與減速機之間通過帶制動輪的齒輪聯軸器連接;低速級采用液壓盤式制動器作為緊急制動,確保吊梁作業安全可靠。

            起升機構包括起升卷揚機、動滑輪組、定滑輪組和均衡滑輪等,滑輪組倍率為2×16,其中均衡滑輪架上安裝有荷重傳感器,可以實時反映起升載荷。起升卷揚機為電機驅動行星齒輪減速機內藏式卷揚機,電機自帶制動裝置。

            起重小車卷揚機構采用了主動排繩器排繩功能。

            一號柱:一號柱主要由掛輪組、轉盤、伸縮柱、枕梁等組成。架梁作業時與機臂縱向固定成鉸接結構,成為柔性支腿。與機臂、二號柱組成龍門架結構??v移作業時    一號柱與機臂之間可相對運動,實現一號柱過跨支撐。

            二號柱:二號柱為“O”形門架結構,是“龍門架”結構中的剛性支腿。二號柱與機臂通過接點板固結在一起。二號柱下橫梁上設有液壓升降支腿、輪胎走行輪組,二、三號柱走行輪組組成架橋機的走行機構。二號柱走行輪胎選用實芯輪胎。

            三號柱:三號柱是架橋機縱移驅動支柱,設計成門架式結構。由升降柱、折疊機構、走行機構、液壓懸掛均衡裝置、轉向機構等組成。三號柱走行為液壓驅動輪胎式走行,每個驅動輪組都備有制動功能。三號柱有二種支撐工位——寬式支撐和窄式支撐。

            液壓系統:架橋機液壓系統根據其結構及使用特點,采用分散式布局,分成一號柱、二號柱、三號柱及吊小車等五個分系統。

            電氣系統:本實訓裝置的架橋機電氣控制系統,模擬真實高鐵架橋機提運架工程施工的操控系統,專門設計一套操控系統可實現對實訓裝置的實際操控。所有操作通過屏幕進行,主屏幕將實時同步顯示系統關鍵點數據及電氣系統本身各部分的工作狀態,為學員提供了良好人機界面,直觀監視各項安全保護參數的動態變化,同時提供圖形聲光報警。無線遙控裝置為用戶提供了便捷的操作環境。1~3號柱,1、2號小車及運梁車各部件分別組成,并具備互鎖操作功能。


          3、輪胎式運梁車

            胎式運梁車實訓裝置采用YL900型輪胎式運梁車為原型,主體按1:10、1:5及任意比例進行縮小制作,與統一按1:10、1:5及任意比例縮小制作雙線式箱梁配套使用,并能確保其承載的重量不小于此箱梁的總重量(約1.45t)。

          900t運梁車實訓裝置整體效果

          運梁車模型

            YL900型輪胎式運梁車,是在未鋪道碴的路基及箱梁上運輸混凝土箱梁的特種運輸車輛,由走行輪組、主梁、托梁臺車及鏈輪驅動機構、支腿、轉向機構、動力系統、液壓系統、電氣系統及制動系統等組成。如下圖所示。

          運梁車

            該運梁車具有以下特點:

            ①前承重橫梁固定支撐與后托梁臺車均衡液壓缸組成三點支承系統,確保提供安全、可靠的承載。

            ②輪組采用變量液壓馬達驅動,具有驅動力大、無級調速的優點。

            ③輪組安裝有液壓油缸減震與平衡系統,確保在不平整路面上行駛的穩定性,避免某一單元件超載。運梁車設有車體傾斜報警裝置,當路面出現凹凸不平、縱橫坡時,平衡油缸會隨機提供補償,通過調整平衡油缸來保證車體保持水平狀態。

            ④整機采用司機室集中控制(監控)。


          4、采用TLJ450/30型提梁機

            提梁機實訓裝置采用采用TLJ450/30型提梁機為原型,由兩臺龍門式吊機組成,主體同樣按1:10、1:5及任意比例進行縮小制作,與統一按1:10、1:5及任意比例縮小制作雙線式箱梁,以及按1:10、1:5及任意比例縮小制作的胎式運梁車實訓裝置等配套使用,兩臺龍門式吊機同步動作,協同工作,并能確保其起吊的重量不小于此箱梁的總重量(約1.45t),提梁機實訓裝置整體工作場景如下:

          架橋機實訓教學


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