近年來，中國加快了傳統(tǒng)生產(chǎn)行業(yè)的機(jī)器替代步伐。在混凝土管樁生產(chǎn)線的工藝布置中，配置管樁生產(chǎn)專用起重機(jī)是必不可少的。管樁生產(chǎn)專用起重機(jī)采用雙梁雙車橋式起重機(jī)形式，吊鉤下懸掛自動夾吊梁。針對管樁生產(chǎn)工況的特點，起重機(jī)應(yīng)滿足設(shè)計工況的要求。
一、 工作條件和技術(shù)參數(shù)
混凝土管樁的生產(chǎn)通常是三班不間斷生產(chǎn)。生產(chǎn)車間的噪音和濕度大，蒸制車間的環(huán)境溫度高，流水線的生產(chǎn)效率相對較高。考慮到效率因素，起重機(jī)駕駛員更渴望操作，經(jīng)常采用大車運行機(jī)構(gòu)反向運行的制動模式，并且包括起重機(jī)在內(nèi)的設(shè)備可靠性高，不允許出現(xiàn)任何故障，一旦發(fā)生故障，整個生產(chǎn)線都會很尷尬。自動夾具的通用性、安全可靠性和使用壽命要求相對較高。通常的管樁直徑為φ400~φ800mm，管樁長度為10~15m，管樁規(guī)格較多，自動夾具需要生產(chǎn)各種規(guī)格的普通管樁。同時，自動夾鉗提升梁與車間內(nèi)的起重機(jī)一起三維運行。移動夾緊的樁模時，要求自動夾具必須安全可靠。自動夾具不應(yīng)在空中打開，以免發(fā)生事故。自動夾具提升梁應(yīng)能夠在小車運行方向上準(zhǔn)確定位模具。當(dāng)推車停放時，不允許自動夾緊提升梁的前部和后部，這使得自動夾具難以快速定位和夾緊模具。根據(jù)工況特點，起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：QE雙車橋式起重機(jī)，整機(jī)工作水平應(yīng)為A7~A8，作業(yè)方式為室內(nèi)作業(yè)，起吊重量可根據(jù)“管樁+管模”8t+8t、10t+10t、16t+16t、20t+20t的質(zhì)量選擇，起吊速度為13~15m/min，小車速度為30～45m/min，小車速度為110～120m/min。圖1是用于管樁生產(chǎn)的專用起重機(jī)的示意圖。
二、設(shè)計要點
2.1起升機(jī)構(gòu)
在選擇起重電機(jī)時，應(yīng)考慮高環(huán)境溫度、高濕度和機(jī)械工作水平M7~M8的實際操作條件。起重電機(jī)必須通過熱檢查進(jìn)行計算。在選擇提升減速器時，應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)頻繁啟動和制動的特點。應(yīng)使用硬化齒輪減速器。減速器的徑向負(fù)載、高速軸的輸入功率和低速軸的輸出扭矩處于工作水平M7~M8。需要滿足要求。由于硬齒減速器的低速軸端外表面一般為42CrMo，因此與減速器低速軸端的外齒輪嚙合的卷筒內(nèi)圈材料應(yīng)與ZG42CrMo相匹配，通常起重機(jī)在卷筒內(nèi)起吊。齒盤由ZG340-640制成。如果ZG340-640仍然用于特種樁機(jī)生產(chǎn)的提升卷筒的內(nèi)齒輪板，使用后磨損量將超過正常值，并將發(fā)生斷齒事故。
起升制動器是起升機(jī)構(gòu)的安全裝置，應(yīng)使用單推桿液壓制動器。由于管樁生產(chǎn)的專用起重機(jī)吊鉤懸掛自動夾鉗提升梁，制動器沒有空載時間，因此提升制動器的工作水平更高?？紤]到管樁的實際生產(chǎn)，制動力矩高于GB。/T 3811-2008《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》推薦的安全系數(shù)約高25%，以滿足管樁生產(chǎn)的長周期無故障使用。
2.2小車操作機(jī)構(gòu)
管樁生產(chǎn)專用起重機(jī)采用雙梁雙小車形式。兩個小車的排列距離是固定的（一般間距為6~8m），因此小車運行機(jī)構(gòu)僅用于小行程調(diào)節(jié)（一般行程不大于2m）?？梢钥闯?，小車運行機(jī)構(gòu)的工作水平僅為M4～M5，不需要與整機(jī)的工作水平匹配或緊密匹配。
2.3大車運行機(jī)構(gòu)
由于追求管樁的生產(chǎn)，起重機(jī)維護(hù)人員在實際工作中一般會放松車輛運行機(jī)構(gòu)的制動器，起重機(jī)駕駛員使用反向操作強制停車，以達(dá)到瞬時停車的目的。然而，這種粗暴的操作模式會對車輛運行機(jī)構(gòu)的電機(jī)、減速器、車輪等部件造成很大的沖擊損壞。因此，在設(shè)計大車運行機(jī)構(gòu)時應(yīng)注意以下幾點：
1） 電機(jī)的功率選擇必須滿足M8工作系統(tǒng)的要求。建議使用變頻電機(jī)。變頻控制車的操作可以大大改善由于反向操作模式而導(dǎo)致的強制停車的后果；
2） 在滿足高速軸輸入功率和輸出扭矩的基礎(chǔ)上，建議增加減速器低速軸、平鍵和軸承的直徑（一般承載能力需要增加30%左右），以避免減速器在使用過程中扭曲。低速軸斷裂的事故；
3） 輪對還應(yīng)增加主動輪軸頭的直徑和平鍵規(guī)格，并提高車輪的材料等級。通常用于架橋機(jī)的ZG340-640改為ZG50SiMn，車輪踏面淬火改為整體熱處理。提高車輪的耐磨性和使用壽命。
2.4橋梁
用于特殊生產(chǎn)管樁的橋梁由兩個平行布置的主梁和兩個端梁組成，分別安裝在大車軌道的兩側(cè)。在設(shè)計主梁時，由于提升速度比較大，吊裝荷載動荷載系數(shù)比較大，應(yīng)充分考慮主梁的疲勞強度：因為大車的運行速度很快，有一種逆向行駛的方式來強制停車。壞習(xí)慣應(yīng)該是嚴(yán)格的水平剛度要求：由于兩輛車之間的距離是一個固定值，并且自動夾緊提升梁懸掛在吊鉤上，因此兩輛車不存在意外接近的問題，因此可以每隔一段時間安排汽車自身重量和提升載荷強制模型計算。
第三，技術(shù)創(chuàng)新
3.1鉸接擺臂的創(chuàng)新使用
大車運行速度一般為110~120m/min。如果自動夾具靠近管模，它將突然停止。提升梁將在大車運行方向上前后擺動，使自動夾具難以快速準(zhǔn)確定位。搖動設(shè)備。防晃裝置采用擺臂形式（見圖2），上端通過雙向（大車運行方向和提升方向）與下框架連接，下端通過銷軸與吊梁上方的連接座連接，該設(shè)計既能滿足吊梁的快速準(zhǔn)確定位，而且還確保了上鉸鏈點和下鉸鏈點的可靠和安全的結(jié)構(gòu)。如果擺臂上端在小車運行方向上沒有鉸鏈結(jié)構(gòu)，則當(dāng)小車突然停止時，擺臂上端受到慣性力產(chǎn)生的彎矩，導(dǎo)致擺臂上端的接頭焊縫開裂或焊接應(yīng)力交叉處的母材開裂。骨折
3.2合理使用車輪制動器
由于在運輸時車的運行機(jī)構(gòu)的制動器被放松，當(dāng)電源關(guān)閉時，起重機(jī)不能自動制動和停止（例如，當(dāng)大車高速行駛時，突然遇到停電或停電，因為此時沒有大車。制動器的作用是，起重機(jī)在慣性的作用下會直接撞到車間末端的大車停車位。這種事故會給安全生產(chǎn)帶來事故。因此，電動車輪制動器（常閉）在設(shè)計時必須安裝車輪制動器，一旦電源關(guān)閉，車輪制動器會自動夾緊車輪。車輪制動器用作安全裝置，而不是制動器運行機(jī)構(gòu)。車輪制動器的電氣控制與整個機(jī)器的電源是否關(guān)閉有關(guān)，與車輛的運行機(jī)構(gòu)是否運行無關(guān)。在意外停電或停電的情況下，車輪制動器將保持大車車輪并作為安全停止。
3.3管樁生產(chǎn)所需的自動夾具的創(chuàng)新設(shè)計
自動夾緊提升梁懸掛在管樁生產(chǎn)專用起重機(jī)的吊鉤下。根據(jù)管樁生產(chǎn)的工藝安排，每道工序單獨或組合安裝各種自動夾具。
1） 離心和蒸鍍工藝在工藝布置中，離心和蒸鍍膜工藝位于同一個跨地板車間內(nèi)，卡式自動夾具布置在該車間內(nèi)。管樁的長度通常為15m或更短。采用四個卡箍，吊梁長度10.5m，可滿足φ400～φ800mm各類管樁離心、蒸壓所需的起吊作業(yè)。如圖1所示，卡夾可以將模具固定在上蓋模具的滾輪上，從而承載整個模具，打開上蓋模具或關(guān)閉上蓋模具，分別將模具提升到離心機(jī)上進(jìn)行離心，離心完成后，將模具放入蒸槽中進(jìn)行蒸蒸。
2） 開模、送料和合模過程需要卡夾，以啟動模具和合模流程；進(jìn)料過程需要攜帶管樁的底模，并且需要夾持夾具。因此，為了滿足兩種不同夾具的配置要求，起重機(jī)將在自動夾緊梁下方配備一個卡式+夾持式組合夾具。進(jìn)料時，應(yīng)將鋼籠放在下底模中。因此，在卡式+抱式組合夾具的基礎(chǔ)上增加了鋼籠夾具，設(shè)計了“卡+抱+鋼籠三合一”功能的自動夾具，如圖3所示。
3） 出樁過程在提升和提升盒式夾具后，使用真空夾具提升樁自動夾具，通過真空吸盤將混凝土樁從下模提升并運輸至指定的堆放區(qū)域。真空吸盤自動夾緊示意圖如圖4所示。
4） 自動夾具設(shè)計要點
上述各種類型的自動夾具用于管樁生產(chǎn)的生產(chǎn)線。真空夾具由真空抽吸泵自動夾緊，以驅(qū)動六個真空吸盤吸附混凝土管樁的表面，從而使管樁能夠從模具的下底模堆積和運輸?？紤]到吸盤的不均勻性和安全性，真空吸盤吸力的安全冗余系數(shù)優(yōu)選不小于2.5倍。由于吸盤和管樁表面之間的接頭在使用一段時間后很容易磨損，建議每隔一個月對真空吸盤進(jìn)行一次測試，以進(jìn)行吸力管樁的過載測試。如果抽吸試驗結(jié)果不能滿足安全冗余系數(shù)的兩倍，則應(yīng)及時更換新的吸盤。
其他自動夾具使用空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣來驅(qū)動氣缸的伸縮運動，以夾緊或打開卡或擁抱。空氣壓縮機(jī)安裝在起重機(jī)橋架平臺上，通過彈簧空氣管向氣缸供氣。氣缸和控制氣缸運動的電子閥通常安裝在吊梁箱中?？c或抱抱設(shè)計具有自鎖功能（通常使用機(jī)械原理自鎖，夾具夾持的垂直載荷越大，夾具的水平關(guān)閉力越大），以及提升模具離地時的突然遭遇，在下模前不會發(fā)生誤操作，安全可靠，效率高。壓縮空氣環(huán)保無污染，易于維護(hù)。
第四，效果的使用
通常的管樁生產(chǎn)采用雙跨車間循環(huán)線作為管樁自動生產(chǎn)線。離心式和蒸汽式車間配有兩臺卡車式自動夾緊管樁生產(chǎn)專用起重機(jī)，以及兩套開模樁和進(jìn)模固定車間。“卡+抱+鋼籠”三臺自動夾緊管樁生產(chǎn)專用起重機(jī)和一臺真空吸盤樁起重機(jī)。上述自動化流水線可實現(xiàn)年產(chǎn)600~800km的混凝土管樁生產(chǎn)，自動化程度很高，勞動力安排少，與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，安全性顯著提高。