机电液一体化Word格式文档下载.docx

机电液一体化Word格式文档下载.docx

《机电液一体化Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电液一体化Word格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

DF900架桥机，进入了样机的生产制造阶段。

已在苏州新厂区完成3个桥墩，将进行运梁车运梁、喂梁，架桥机架设桥梁和过孔作业的大型综合试验。

1、机-电-液系统概况

1.1工况

1.1.1概要

架桥机采用2支腿结构受力体系及一跨架设技术，受力明确、工序简捷；

架桥机采用尾部喂梁、拖拉取梁、跨一孔架梁的施工工艺。

后支腿与机臂固定，驱动走行，辅助支腿（机臂前端的支腿）与机臂固定，仅做为移位时的临时支承。

架桥机中间的支腿采用活动支腿，改变了传统的中间支腿为固定支腿的做法，使得变跨最为方便、过孔工艺最为合理。

前支腿处增设了墩顶抱箍，使得架桥机在第二次过孔时确保了整机的稳定。

该方案对配套的运梁车不受车长和车宽的限制。

架桥机自重仅占额定吊重的47%。

整机采用全变频控制，使得机构运行平稳无冲击。

架桥机和运梁车作业均满足20m、24m、32m双线整孔箱梁运架要求，可以方便地进行变跨、首末跨架设及桥间转移。

架桥机不解体，运梁车进行驮运转场，可跨越高速铁路的建筑物所预留的宽度为18米、高度为14米的净空通道；

架桥机部分解体，运梁车只驮运架桥机机臂和部分支腿转场，可跨越高速铁路的建筑物所预留的宽度为18米（或14米）、高度为7.7米的净空通道。

运梁车运32米梁时的运输支点纵向距离为29米；

运梁车运24米梁时的运输支点纵向距离为21米；

运梁车运20米梁时的运输支点纵向距离为17米；

运梁车运输支点承压面积为450mm×

450mm。

1.1.2主要技术指标：

序号性能参数备注、架桥机利用等级、架桥机载荷状态、整机工作级别、机构工作级别U0，Q3，A3，M4

2适应桥跨型式

适应桥梁处线路纵坡；

适应桥梁处线路曲率；

适应桥梁重；

适应工作的环境温度32m，24m,20m；

≤12‰；

≥2500m；

≤950t；

-200～+500

3架梁时允许最大风力

移位时允许最大风力；

非工作状态最大风力7级、6级、11级

4动力条件～380V、4Ac、总功率约300kW柴油发电机

5驱动方式油缸由液压站驱动，其余采用电机驱动

6起升机构额定起重量900t、起升高度7.2m

起升速度：

重载0～0.5m/min；

空载0～0.75m/min

纵移速度：

重载0～3.0m/min

空载0～5.0m/min

起重小车横向调整量±

200mm

7过孔走行架桥机0～3.0m/min

运梁车驮运走行0～5.0km/h

8设计运架效率4小时/每片以8公里运梁里程计

9外轮廓尺寸架桥机64m×

17.7m×

12.5m

10整机重量420t单件重量小于17t

1.1.3标准作业周期表

序号主要作业内容时间（第几分钟）

306090120150180210240

1运梁车载梁到架桥机尾部，前起重天车提梁并向前纵移

2后起重天车提梁，再次纵移梁到位，落梁，精确调整

3运梁车空车返回梁场

4梁场装梁

5运梁车运梁到架桥机尾部

6架桥机过孔准备

7架桥机第一次走行过孔

8架桥机前支腿吊挂走行过孔到位，安装墩顶抱箍

9架桥机过孔到位，各支腿处于架梁状态，墩顶抱箍移开

1.2主要部件设计说明

该架桥机主要由以下几部分组成：

机臂、后支腿、前支腿、辅助支腿、前后起重天车及吊具、走行轨道、液压系统、电气系统及安全辅助设施（检修平台、梯子、护栏等），详见技术设计总图。

1.2.1机臂

机臂由2根主梁和前、中、后联系梁组成，总长64m，两主梁中心距7.0m。

前联系梁又作为辅助支腿的上横梁，后联系梁又作为后支腿“O”型结构的一部分。

每根主梁分6段，为9.5m＋3×

10m＋12m＋12.5m=64m，承重部分钢箱梁截面宽1.3m，高2.7m，主梁材质采用Q345C。

主梁接头按等强度原则设计。

主梁上设有起重天车走行轨道、前支腿托辊走行轨道及吊挂走道。

主梁一侧安装有人行走道，便于人员通过至前方墩台。

1.2.2后支腿

后支腿是架桥机的主要承重支腿,采用正“U”型曲腿结构，由可拆式下横梁、曲腿、行走机构、液压系统等组成。

曲腿与主梁焊接。

它与机臂尾部的联系梁又组成“0”型结构。

曲腿部分箱梁截面宽1.8m，高1.9m，材质采用Q345C。

可拆式下横梁的箱梁截面宽1.8m，高1.4m。

曲腿处的法兰接头使用高强度大六角头螺栓连结副连结。

架桥机走行完全靠后支腿行走机构驱动，设计有两台双轮箱，共4台电机驱动，总功率4×

4kW。

架梁状态和走行状态，后支腿均作用于梁体的腹板中心线上。

架梁前的准备：

支承油缸顶升使行走机构脱空，并在支承油缸上加设安全抱箍，然后油缸回缩使缸体支承在安全抱箍上（活塞杆不受力）。

下横梁斜撑杆与已架梁吊孔处锚固，以传递架桥机工作状态时的纵向水平力。

架桥机过孔走行前的准备：

支承油缸顶升，取下安全抱箍，然后支承油缸完全收回使轮轨式行走机构落放在走行轨道上。

1.2.3前支腿

前支腿为π型结构，主要由液压系统、托辊行走机构、吊挂行走机构、托盘、立柱外套、立柱内套、枕梁、稳定支撑靴、墩顶抱箍等组成。

前支腿也是架桥机主要承重支腿。

前支腿立柱分为内外套，内套可在外套内伸缩，使得支腿立柱高度可调，满足变坡、变跨、上桥台（或既有桥梁）的施工需要。

前支腿立柱高度的调整在前支腿吊挂过孔到位后利用辅助支腿的油缸完成。

稳定支撑靴保证架桥机过孔时前支腿的纵向抗倾覆稳定性，另外加设的墩顶抱箍更确保了前支腿的稳定可靠。

托辊行走机构为从动机构，与架桥机后支腿行走机构一起完成架桥机的过孔功能。

吊挂机构用于完成前支腿自身的过孔功能。

架梁前的准备：

支承油缸顶升使托辊行走机构脱空，支承油缸顶部与架桥机主梁顶紧、锚固，并在支承油缸上加设安全抱箍，然后油缸回缩使缸体支承在安全抱箍上（活塞杆不受力）。

稳定支承靴与已架梁底部用楔块抄紧，支承油缸顶升，取下安全抱箍，解除支承油缸顶部与主梁的连结，然后支承油缸完全收回使托辊行走机构与走行轨道接触。

1.2.4辅助支腿

辅助支腿主要用以完成架桥机过孔走行时的临时支撑。

辅助支腿为倒U型曲腿结构，以避开前支腿在墩顶的站位。

辅助支腿主要由液压系统（油缸及泵站）、上横梁、曲腿、伸缩套管等组成。

辅助支腿上横梁又作为架桥机机臂的前联系梁。

内外伸缩套管之间由两个φ70销轴连接，内套管与液压油缸的中部法兰连接。

辅助支腿的伸缩套管和1.6米行程的液压油缸，使得辅助支腿立柱高度可调，满足变坡、变跨、上桥台（或既有桥梁）的施工需要。

1.6米行程的液压油缸工作时有机械保险装置—抱箍，在过空状态时，防止油缸卸载。

1.2.5前、后起重天车及吊具

起重天车主要由纵移台车、起重梁、起升机构及吊具和横移机构组成。

架桥机的前、后起重天车上各布置有4台13.5t机械卷扬机，滑车组倍率为10，绳速5m/min，起升总功率为8×

17=136kW。

每台卷扬机的钢丝绳为单层缠绕，前天车、后天车通过平衡轮和吊点与吊具铰接，实现3点起吊功能；

卷扬机采用电机驱动、变频调速使起升平稳无冲击；

卷扬机的高速轴和低速端分别设制动器，保证了起升的安全可靠；

钢丝绳选用DIEPAZV83128公称抗拉强度为1960N/mm2，其整根计算破断拉力为88.1t，安全系数大于6。

吊杆共8根，采用吊钩专用材料DG30Cr2Ni2Mo，安全系数大于5。

DG30Cr2Ni2Mo的机械性能见下表

钢材

牌号钢材直径（mm）机械性能（调质状态）

抗拉强度

σb（Mpa）屈服强度

σs（Mpa）收缩率

δ5（%）伸长率

ψ（%）冲击功

Ak（J）

DG30Cr2Ni2Mo≤161226～1422103094034

＞16～401226～1422103094034

＞40～1001079～1275883104541

＞100～160981～1177785115048

＞160～250883～1079687125048

每台天车的纵移机构由4台4轮台车和起重大梁连接而成，纵移速度为重载3m/min，空载5m/min，总功率为4×

5.5kW。

每台天车的横移微调机构由2根液压油缸和1台泵站组成，采用遥控操作，可实现起升机构横向移位±

200mm之功能。

横移滑道采用聚四氟乙烯板与不锈钢板。

1.2.6架桥机走行轨道

架桥机走行轨道为架桥机后支腿的行走轨道，走行轨道采用双线特制轨道布置在梁体的腹板中心处，走行轨道底板宽500（400）mm，高250mm，踏面宽160mm。

两股走行轨道中心距6.0m。

过32m跨时轨道分段为3.7m+3x3m+5x4m+3.7m=36.4m；

过24m跨时轨道分段为3.7m+3x3m+3x4m+3.7m=28.4m；

过20m跨时轨道分段为3.7m+3x3m+2x4m+3.7m=24.4m。

1.2.7液压控制系统

1）液压系统的配置及功能

本机液压系统设计有辅助支腿液压泵站、前支腿液压泵站、后支腿液压泵站、前起重天车液压泵站和后起重天车液压泵站，总功率23.5kW。

每台泵站控制2根油缸，前、后支腿泵站采用手动操作；

辅助支腿泵站和天车泵站采用电控＋遥控操作。

辅助支腿液压泵站用于执行辅助支腿2台1.6m行程油缸的伸缩功能，以实现变坡、变跨、上桥台或跨既有桥梁作业；

前支腿液压泵站用于执行前支腿2台支承油缸的顶升和收缩功能；

后支腿液压泵站用于执行后支腿2台支承油缸的顶升和收缩功能；

前（后）后起重天车液压泵站站用于执行2台横移油缸横向±

200mm的调整功能。

前、后支腿液压油缸处均设计有机械保险装置—抱箍，在架梁状态时，使油缸不承载，由机械保险装置—抱箍承载。

辅助支腿液压油缸处也设计有机械保险装置—抱箍，在过空状态时，防止油缸卸载。

2）液压系统主要技术参数

泵站额定压力31.5Mpa，工作压力28Mpa。

部位液压油缸泵站

缸径/杆径

（mm）行程

（mm）工作载荷（t）

28MPa数量功率

（kW）排量（ml/r）操作

方式:

辅助支腿液压系统Φ250/Φ180160013727.58电控

前支腿

液压系统Φ320/Φ23080225244手控

后支腿

前天车

液压系统Φ160/Φ10045030（拉力）244比例控制＋遥控

后天车

3）制动设计：

a液压制动有驻车制动功能；

b气动制动有行车制动和驻车制动功能；

4）液压系统要控制油温：

①微电主板要选择温度系数好的产品，即温度变化对主板无形响或小形响；

②燃油、机油、液压油和润滑油应根据环境温度，按使用说明书要求选择相应牌号的油。

1.2.8电气控制系统

1）安全系统说明

由于整机采用了全变频调速。

其中包含有各种保护功能，如：

过压、欠压、过载、短路、断路、漏电、电子热保护等等，但是，由于变频器只能对单台电机进行热保护，而在本设计中每台变频器控制电机的个数都在两台以上所以，在每台电机的前端又增加了复式空气开关以保护电机。

另外各执行机构还都设置了限位开关，保证了系统的安全提高了可靠性。

此外,架桥机上还依据《架桥机型式试验细则》的要求配备了风速风向仪，可随时监视风力和风向，若风力超限时，附有语音报警，以提示工作人员立即停止作业，并做好防风准备。

通过工业摄像机操作者可以看到若干个监视画面并可随时将画面切换到主要监视部位。

遥控系统和司机室主控系统设有遥控请求和遥控允许及互锁机构,并以司机室控制为主控制权确保操作安全。

考虑到前支腿被动轮如果发生问题不容易被发现，如：

轴承损坏卡死，如果继续工作非常危险。

因此，在前支腿被动轮处加有信号发生装置配合接近传感器随时监视工作状态，一旦发生故障立即报警停车。

架桥机在与运梁车配合工作时，当运梁车接近架桥机时在运辆车上装有倒车雷达报警以提示工作人员谨慎操作。

2）电气控制说明

DF900一跨式架桥机采用全变频调速技术。

变频器具有调速比大，各速度在工频下均可恒转矩运行，启动平稳无冲击等特点。

起升机构是所有工作机构中电机功率最大的机构其总功率为：

P=8x17kW=136kW，单台卷扬机功率为17kW，每两台起升电机共用一台变频器,选择三菱FR-A540系列功率为37kW的变频器。

其它机构工作时最大功率是两台移梁小车和卷线器同时工作，其功率为：

6x5.5kW+2.2kW=35.2kW，其次是两台起重天车同时工作总功率为：

8x5.5kW=44kW均小于变频器的功率。

由于架桥机在工作时仅允许有一个机构工作，因此,所有机构均可共享变频器这一资源以降低成本.（参见原理图1）.整机控制采用三菱FX系列可编程控制器,根据所需控制的输入/输出点数选用128点的控制器即可满足,如用户有要求也可选用其它品牌的控制器。

整机的控制方法是首先选择功能开关使相应的机构处于待工作状态，其它机构处于互锁状态，（软/硬件均互锁）然后，推动操作手柄，变频器开始工作使所选机构产生动作。

（参见原理图3）

本机共设高、中、低三个速度。

中速为各个机构的重载工作速度，高速为空载工作速度，低速为调整或精确对位的工作速度。

（参见原理图2）

升降机构是整机的重点部分，为防止重载下降时出现溜钩现象,机构设有制动电阻和制动单元，同时，在电机和减速机的高速轴和低速轴处加有双制动器，正常制动时首先制动高速端然后延迟一段时间再使低速端制动，可使制动趋于平稳，另外由于变频器在制动时是先逐渐降低频率减速直到接近零赫兹时再进行制动，所以，制动非常平稳。

重物下降时由于势能而产生的能量将由制动电阻和制动单元消耗吸收。

升降系统采用旋转编码器实现转速反馈构成闭环调速系统可在四象限内对转速自动调节。

并且，八台单个卷扬机均可单独进行调整，以便于组拼架桥机时穿钢丝绳或单独进行调整。

旋转编码器还可起到监控速度的作用一旦超速即可自动停机。

此外，四个吊点还可单独、两两、联动运行。

升降重载速度为：

（中速）0.5米/分，空载速度为：

0.75米/分（高速）；

低速为0.25米/分，用于精确对位。

所有走行速度重载时为3米/分（中速），空载速度为：

5米/分（高速），和1.5米/分（低速）;

后移梁小车与前起重天车分别由两台变频器控制,但其控制信号是由同一控制器给出因此,仍能保持其同步性。

两台移梁小车共用架桥机的变频器,待运梁车到达架桥机尾部时连接变频器输出端临时电源插座，当後移梁小车配合前起重天车开始喂梁工况时电缆卷筒同步工作，为移梁小车供电。

通过选择功能开关可实现以下功能：

a八台卷扬机单动、b每两台卷扬机（一个吊点）的联动、c每四台卷扬机（两个吊点）的联动、d每八台卷扬机（四个吊点）的联动、e前起重天车纵移、f後起重天车纵移、g前后起重天车纵移联动、h吊挂纵移、i後支腿走行（架桥机过孔）、j前移梁小车走行、k後移梁小车走行、l移梁小车联动

起重天车的横移机构是通过液压系统来完成的.电气系统主要是控制液压站，和电磁阀来进行起重天车的横向微调。

DF900一跨式架桥机的控制系统还配有遥控接口，遥控控制具备精密多重安全防护的电脑解码，适用于各种繁重的遥控场合。

使操作方便、简单、到位。

遥控系统的主要控制对象如下：

a前起重天车两吊点的联动、b後起重天车两吊点的单动、c低速、d中速、e高速、f正向运行、g反向运行、h前起重天车和後起重天车联动、i遥控/集中控制转换（遥控请求）、j遥控响应车态故障报警。

①车态故障报警

微电系统在安全行车方面发挥重要作用：

水平超限报警车态超过设定值即报警；

偏载报警设计时一般设定偏载不允许超过5-10%（与用户商定），超过报警要求重新吊装；

超载锁车为保证安全行车，设计不允许驮运超过额定装载质量的工件，出现超载即停电锁车。

除非在签定“技术协议”时，商定超载值；

爬坡时，纵向或横向超限报警，提醒司机是否需要采取措施；

转向超限锁车转向模式确定后，在行车时如其中有一车桥转向出现≥1°

误差时，控制系统即停电锁车；

②配套件故障报警

发动机设机油压力、温度报警，空气、机油、燃油滤清器阻塞报警，以及余油报警；

主泵、驱动马达、悬挂油缸压力超限保护及报警

3）运梁车的电气控制系统采用CA总线技术,所有的电气控制均由1套基于现场总线（CA-BUS）的PLC控制系统来实现,CA总线的布置如图5所示。

现场总线控制技术是目前工程机械上最先进、最可靠的控制方式,其优点为:

（1）电缆布线简单,节点少,可靠性高,连接检查方便;

（2）容易进行故障诊断和运行状态记录,有利于维修检查;

（3）设置控制点方便,容易更改参数和增减功能;

（4）能适应露天、雨雪、灰尘、后辅助支腿、驮梁小车等部分组成。

总布局以车架为振动等野外作业的恶劣环境。

1.2.9发电机组

配装300kW柴油发电机组，发电机房外形尺寸5000×

2200×

2400mm，为确保发电机运行时发电机组保持水平状态，设置了承重平衡液压系统，四个液压支腿均为立柱式，底部有球铰，可拆卸，为防止液压缸内泄导致活塞回缩，设有机械螺旋锁定装置。

液压系统由汽车发动机取力，根据需要可拆卸，连接，操作方便。

1.3主要工况及说明

1.3.1标准跨架设

1）架梁步骤

步骤一：

运梁车载梁到架桥机尾部图示位置，运梁车前支承油缸通过枕梁支承于桥面的走行轨道上。

步骤二：

解除两台拖梁小车与运梁车间约束，两台拖梁小车同步将箱梁纵移到位；

起重天车将混凝土箱梁前端吊起～20cm（后端仍作用在移位小车上）；

运梁车前端降低10-15cm。

步骤三：

启动前起重天车及运梁车顶的拖梁小车同步将混凝土箱梁前移至后起重天车起吊位置时，停止纵移并连接后吊具，后起重天车将箱梁后端吊起。

步骤四：

拖梁小车退回原位置并与运梁车锚固，运梁车返回梁场运输下一片箱梁；

前后起重天车同步落梁使梁底距后支腿下横梁顶～10cm，然后同步将混凝土箱梁前移到位。

步骤五：

启动前后起重天车下落箱梁到墩顶并精确调整到位。

2）等跨32米梁过孔步骤

解除吊具与箱梁的连接，前后起重天车退回到架桥机尾部图示位置；

铺设架桥机走行轨道；

前支腿稳定支承靴与箱梁底部抄紧；

前支腿托辊处的支承油缸回收与主梁脱空使托辊轮与轨道接触；

后支腿支承油缸回收使走行轮与走行轨接触；

架桥机准备过孔。

驱动架桥机后支腿行走机构，使架桥机过孔走行一段距离（15.9米），使辅助支腿在前墩就位；

后支腿油缸完全伸出支承、辅助支腿油缸顶升，使前支腿与墩顶脱空约5～10cm。

前支腿吊挂走行至前墩就位。

安装墩顶抱箍，并利用辅助支腿调整前支腿的高度，使主梁基本处于水平状态。

辅助支腿油缸与墩顶脱开，后支腿油缸完全缩回；

驱动架桥机后支腿行走机构，使架桥机过孔走行到位；

各支腿变为架梁工作状态。

步骤六：

墩顶抱箍移开，架桥机准备下一跨梁架设施工。

3）等跨24米梁过孔步骤

前支腿托辊处的支承油缸回收；

辅助支腿在墩顶支承并顶升，使前支腿与墩顶脱空约5～10cm。

3）等跨20米梁过孔步骤

驱动架桥机后支腿行走机构，使架桥机后退一段距离（8米），使辅助支腿在墩顶就位；

1.3.2变跨架设

1）变跨架梁步骤与标准跨的架梁步骤相同。

2）32米→24米变跨和24米→32米变跨时的过孔步骤同等跨32米的过孔步骤。

3）24米→20米变跨和20米→24米变跨时的过孔步骤同等跨20米的过孔步骤。

1.3.3首跨架桥机就位步骤

运梁车驮运架桥机至图示位置就位，前支腿前移至图示位置支承，后支腿支承。

运梁车整车下降后退出，天车安装后支腿下横梁；

铺设架桥机走行轨道。

驱动架桥机后支腿行走机构，架桥机过孔走行，使辅助支腿在前墩就位；

后支腿油缸完全伸出支承、辅助支腿油缸顶升，使前支腿与桥台顶脱空约5～10cm。

前支腿吊挂走行至前墩就位。

安装墩顶抱箍，并利用辅助支腿调整前支腿的高度，使主梁基本处于水平状态。

步骤七：

后支腿与桥台临时锚固以传递纵向水平力，墩顶抱箍移开，架桥机准备首跨梁架设施工。

1.3.4末跨架设

1）末跨32m过孔步骤

解除吊具与箱梁的连接，前后起重天车退回到架桥机尾部图示位置；

驱动架桥机后支腿行走机构，使架桥机走行至图示位置（辅助支腿到达桥台跟前）。

辅助支腿内套管完全缩回，辅助支腿油缸完全缩回，驱动架桥机后支腿行走机构使辅助支腿在桥台顶就位；

前支腿稳定支承靴外移1.6米，前支腿吊挂前移0.5米，前支腿立柱内套完全缩回。

前支腿吊挂走行至前墩图示位置就位。

辅助支腿油缸与桥台顶脱开，后支腿油缸完全缩回；

2）末跨24m过孔步骤

前支腿托辊处的支