高速铁路桥梁移动模架全液压联动过孔技术研究.pdf

D 2 0 1 4年 2月 第5卷 第 1期 高速铁路技术 HI GH S P EE D RAI L WAY T EC HN0L 0GY No ． 5， Vo 1 ． 1 F e b ． 2 0 1 4 文章编号l 6 7 4 8 2 4 7 2 0 1 4 0 1 0 0 0 8 0 3 -__J Ej 同 速铁路桥梁移 动模 架全液压联 动过孑 L 技术研 究 撒应群 中国中铁股份有限公司， 北京 1 0 0 0 3 9 摘要 移动模架以其施工所占地面积小 ， 能够实现重型混凝土箱梁整体原位制梁 、 施工效率高， 不需要专用 制梁场、 重型运输和吊装设备及专用施工道路而在混凝土箱梁桥制作中得到了普遍使用。移动模架的移动 过孑 L 过程， 具有行走安装控制环节多、 操作过程复杂， 安全风险大的特点。通过对移动模架的纵横移位过程 深入研究 ， 为了提高移动模架过孔技术 ， 减少移动模架纵横移过程中的人工操作环节 ， 提高纵横移过程控制 水平， 应用棘轮棘爪原理， 设计一种方便、 简捷的移动模架全液压纵横移联动行走装置， 提高移动模架的生产 效率， 降低施工危险性， 实现移动模架联动行走， 满足施工要求， 是一项对大型箱梁施工非常有意义的研究。 关键词 移动模架； 液压联动； 棘轮机构 中图分类 号 U 4 4 5 ． 4 6 3 文献标志码 B Re s e a r c h o n Hi g h- s p e e d Te c h n o l o g y o f M o v a b l e S h u t t e r i n g S y s t e m o f Ra i l wa y Br i d g e Pa s s i n g t h r o u g h Br i d g e S p a n wi t h Fu l l - h y d r a u l i c Li n k a g e S A Yi n g - q u n C h i n a R a i l w a y G r o u p L i mi t e d ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 9 ，C h i n a Abs t r a c t MS S h a s b e e n wi d e l y us e d i n c o n c r e t e b o x g i r d e r b rid g e s wi t h t h e me rit s o f h i g h c o n s t r u c t i o n e f f i c i e n c y，s ma l l o c c u p a t i o n a r e a，c a pa bi l i t y o f f a b ric a t i n g t h e h e a v y c o n c r e t e bo x g i r d e r i n s i t u．F u r t h e r mo r e，de d i c a t e d b e a m f a b r i c a t i o n y a r d，c o n s t ruc t i o n r o a d f o r h e a v y t r a n s p o r t a t i o n a nd ho i s t i ng e qu i p me n t a r e n o t n e e de d i n t he c o n s t ru c t i o n p r o c e s s ．Th e p r o c e s s o f MS S p a s s i n g t h r o u g h b r i d g e s pa n h a s s u c h c ha r a c t e ris t i c s a s mu l t i c o n t r o l l i n ks ，c o mp l e x o p e r a t i o n p r o c e s s a n d h i g h s e c u r i t y r i s k．Th r o u g h t h e s t u d y o f v e rti c a l a n d ho riz o n t a l s hi ft p r o c e s s o f MS S，b a s e d o n t h e p rin c i p l e o f t h e r a t c he t a nd pa wl ， a c o n v e n i e n t a n d c o n c i s e l a t e r a l l y mo v a b l e me c h a n i s m wi t h f u l l h y d r a u l i c l i nk a g e i s wo r k e d o u t ， w h i c h i s a v e r y me a n i n g f u l r e s e a r c h t o t h e c o n s t ruc t i o n o f l a r g e - s c a l e b o x g i r d e r S O a s t o i mp r o v e t h e p r o d u c t i v i t y， r e d u c e t h e d a n g e r o us n e s s i n t h e c o n s t ru c t i o n p r o c e s s a n d a c hi e v e MS S l i n k a g e t r a v e l l i n g a nd me e t t h e c o n s t ruc t i o n r e q u i r e m ent s． Ke y wo r d s mo v a b l e s h u t t e rin g s y s t e m ；h y d r a u l i c l i n k a g e；r a t c h e t me c h a n i s m 1 概述 目前国内预应力混凝土桥梁施工下行式移动模架 纵横移装置主要分为 2种 一种为模架 自行行走轮系 ， 通过卷扬机牵引实现纵 向移 动； 横向移动通过对拉葫 芦拽拉实现； 另一种为纵横移机构通过液压油缸的伸 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 7 -0 4 作者简介 撒应群 1 9 6 6 一 ， 女， 高级工程师。 缩驱动模架移动。 这2 种装置均存在一定的缺陷 前一种装置主要 采用手动葫芦拽拉及卷扬 机牵 引来实现模架移动 ， 自 动化程度低 ， 操作不安全 ， 而且模架移动同步性不易控 制 ， 容易引起模架扭 曲变形 ； 后一种装置虽然实现 了纵 横移机构的联动， 但其脱空与回收需要人员去完成拔 销和插销的操作， 并未实现真正意义上的移动模架全 液压驱动过孔 。 为了克服上述缺陷， 本文研究一种方便、 简捷、 自 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 撒应群 高速铁路桥梁移动模架全液压联动过孑 L 技术研究 2 0 1 4年2月 动化较高 ， 适用于高速铁路 大吨位箱梁原位现浇施工 的移动模架全液压联动行走装置 ， 实现移动模架联动 行走 ， 对提高模架的过孔效率 ， 降低减少施工中的不安 全因素 ， 具有一定 的现实意义 。 2 设 计构 思 通过对移动模架行走工况进行分析， 将移动模架 行走机构简化为连构 ，当纵移油缸推动滑块向前行走 时 ， 同时滑块带动模架 主梁 向前移动。当滑块行走 到最大位 移位置 时， 油 缸 回程 ， 同时滑块 与模架 主 梁 松开 ， 在油缸带动下滑块一起 回程到起始位置 ， 如 此重复 ， 从而实现将油缸 的伸缩运动转换成模架单 向 间歇运动 ， 保证 了机构持续行走 。 通过对其工况 的分析可知 ， 滑块与模架 主梁 的 组合机构为一间歇运动机构 即棘轮机构。如图 1 所示 。 a 滑块与主梁锁定图 b 滑块与主梁解锁图 C 滑块与主梁锁定剖面图 图 1 纵移行走机构图 3 移动模架全液压联动过孑 L 工作原理 当模架分开， 棘爪伸进纵移孔板孔里 ， 纵移机构处 于行走时 ， 启动油泵 ， 油缸推动滑块前进 ， 滑块传力给 棘爪 ， 棘爪同时向前运 动。由于棘爪顶端伸入 主梁孔 板中阻挡棘爪向前运动 ， 使棘爪发生绕 中轴转动 ， 限制 销轴挡住棘爪使其不发生转 动， 棘爪将 滑块 和主梁连 接锁定 ， 使油缸的推力作用在位移孔板上 ， 棘爪推动纵 移孔板带动模架 主梁 前 进 ； 当油缸达 到最 大行程 后 ， 启动油泵油缸反 向回缩 ， 拉动滑块 回程 ， 由于棘爪 在回转方向的转动没有受 到限制 ， 由垂直状态变为倾 斜状态 ， 棘爪反转退 出孔板孔 内， 连接被解除 ， 滑块 向 回运动而主梁孔板不动。当油缸 回程到位时 ， 启动油 泵棘爪正转 ， 棘爪头 自动伸进纵移孔板 中， 限制销轴止 动 ， 纵移机构处于行走状态 ， 开始下一个行程。从而实 现将油缸 的伸缩运动转换成模架单 向间歇运动 ， 纵移 油缸如此循环往复运动带动主梁完成纵向单向移动直 到模架纵移完成 。模架纵移过程 中不需要其他动力和 人员辅助操作， 该机构工作原理简单， 操作安全方便 可靠 。 4 移动模架纵横移机构装置 模架纵移机构总成 和横移机构 总成包 括棘轮机 构 、 油缸 、 后座 、 棘爪 、 位移孔板 、 限制销轴 、 台车架 、 泵 站及控制柜台。棘爪分别与限制销轴和位移孔板形成 力偶矩机构。棘轮机构为移动模架过孔装置的核心部 分。位移孔板相 当于棘轮机构 的水平展开齿条 ， 设置 在主梁底部和托架顶部 ， 挂套在孑 L 板外 面沿孔板纵 向 滑动的滑块将油缸 的移动端和主梁连接。滑块 中部的 竖向棘爪可围绕滑块中轴转动。行走油缸的移动端通 过铰接连接在带有转动棘爪的滑块上 ， 固定端铰接在 支座 台车上安装一个反向后黼油缸 反向安装 _ 当 在 台 车 上安装一个反向后座 时， 油缸反 向安装 一一 或者限制销轴插在左边 的孔 中可以实现主梁的反方向 行走。在整个移动模架行走过程中，后门架采用导轨 机构 ， 保证了模架的对位准确 、 快捷。主梁的横移开模 与合模以及支腿的纵横移同理。 5移动模架全液压联动过孔 移动模架共有前后左右 4个独立子行走机构 ， 分 别位于移动模架 4个 台车上 ； 每个 台车上包 括纵移机 构总成 、 横移机构总成 、 顶升油缸总成 。它们各含有一 驱动油缸 ， 共用液压泵站及控制 柜台。由于顶升 回落 行程不大， 顶升油缸 的一次行程直接将主梁顶起 回落 在台车的支座上完成模架的脱模落架和顶升就位 。受 液压油缸行程 的限制 ， 模架 的横移开模 、 纵移过孔和横 移合模需要通过液压油缸的多次伸缩往复来实现模架 的一次过孔， 即将油缸的往复运动转化为模架的单向 位移 ， 棘轮机构的应用就是解决油缸与模架的人工连 接锁定和解除锁定操作达到 自动过孔 ， 实现移动模架 全液压联动行走。 6 移动模架行走联动控制 每一处的台车上 3 个方向的位移油缸均通过 1 个 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 撒应群 高速铁路桥梁移动模架全液压联动过孔技术研究 2 0 1 4年 2月 油泵来驱动 ， 通过阀门联动锁定控制 ， 保证其每一次启 动只有 1个油路阀门开启 ， 其他油路阀门处于锁 闭状 态 ， 只能驱动 1 个油缸运动。同时通过将 4处台车上 的控制柜集中于 1 个遥控器上， 保证 4处油缸的动作 统一 ， 从而保证模架 3个方 向位移的一致性。 控制柜台分别控制移动模架 4处的纵移前进 、 纵 移后退、 横移开模、 横移合模、 顶升、 回落等运动， 其上 还设置有急停等控制 。油泵线路集成于控制柜控制纵 横移油缸和顶升油缸实现 以上运动 。当 4处 台车控制 柜按钮 由手动打到 自动控制时， 无线遥控器起作用 ； 无 线遥控器控制按钮有“ 纵移前进” 、 “ 纵移后退 ” 、 “ 横移 开模” 、 “ 横 移合 模 ” 、 “ 顶升 ” 、 “ 回落” 、 “ 急 停 ” 、 “ 联 动”、 “ 单动” ， 控制着 4处 台车同时运动 时， 在手动控 制模式下 ， 可通过点 动开关实现微调 ， 从而做 到精 确 操作 。 7 设计时需注意的问题和功能扩展 1 滑块和位移孑 L 板组合设计 时可 以把位移孔板 看作一个齿条 ， 运用 限制棘爪在齿 条上 的通过 即限 制销轴的设计 来实现齿条 带动模架 单 向纵移。所 D 玺 霎 脚刚 能 够 2 棘爪的转轴以下部分重量要明显大于转轴 以 上部分 ， 能够在没有外力作用时， 始终保持上部垂直向 上的状态 ， 保证棘爪遇到位移孔板 的孔眼时 自动伸入 孔中。孔板上的孔眼应设计成长圆孔 ， 便 于棘爪在倾 斜状态下仍能顺利从孔中脱出。 3 在支座台车处对应油缸上部相应位置设置一 套类似的滑块机构 ， 可 以实现利用 同一套纵移油缸把 支腿 系统 自动纵移就位。 8 结论 1 棘轮滑块棘爪系统机构构思巧妙 ， 设计合理 ， 集中了主梁升降 、 纵移、 横移和支腿纵移 、 横移等多种 功能从而实现移动模架 自动过孔 ， 是实现移动模架 自 动行走装置的核心机构 。 2 台车在移动模架前后左右对称 布置 ， 既可 前 进施工 ， 也能后退施工 ， 仅需调整棘轮机构在主梁上的 安装方位 ， 从而实现移动模架双 向行走。 3 无线遥控器集 中联动控制 的实现 ， 方便 了集 中指挥 ， 降低 了过孔的安全风险。 参考文献 [ 1 ] 铁建设 [ 2 0 0 5 ] 1 6 0 ， 客运专线铁路 桥涵工 程施工质 量验收 暂行标 准[ S ] ． T i e J i a n S h e[ 2 0 0 5 ]N o ． 1 6 0 ， P r o v i s i o n a l S t a n d a r d f o r C o n s t r u c t i o n a l Q u a l i ty A c c e p t a n c e o f R a i l w a y B r i d g e a n d C u lv e r t E n g i n e e ri n g o f R a i l w a y P a s s e n g e r D e d i c a t e d L i n e [ S ] ． [ 2 ] T B 1 0 0 0 2 ． 1 2 0 0 5铁路桥涵设计基本规范[ S ] ． T B 1 0 0 0 2． 12 0 05，F u n d a me n t a l C o d e for De s i g n o n Ra i l wa y Brid g e a n d C u lv e rt[ S ] ． [ 3 ] 郑州华中建筑机械有限公 司． MZ 9 0 0 S移动模 架造桥 机使用说 明 书 [ Z] ． 郑州 郑州华 中建筑机械有限公司 ， 2 0 0 6 ． Z h e n g z h o u Hu a z h o n g C o n s t r u c t i o n Ma c h i n e r y C o ．， L t d ． Ma n u al o f Mz g 0 0 s Ms s B ri d g e F a b ri c a t i o n Ma c h i n e[ Z] ．Z h e n g z h o u Z h e n g z h o u Hu a z h o n g Co n s t r u c t i o n Ma c h i n e r y Co ．，L t d ．， 2 0 0 6． [ 4 ] 闻邦椿． 机械设计手册[ K ] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 7 ． WE N B a n g e h u n ．Me c h a n i c a l D e s i gn Ma n u a l[ K] ．B e i j i n g Ma c h i n e r y I n d u s t ry P r e s s ，2 0 0 7． [ 5 ] 章宏 甲， 黄谊． 液压传动 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 5 ． Z H A N G Ho n g j i a ， HU A N G Y i ．Hy d r a u l i c d ri v e[ M] ．B e i j i n g Ma - 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