摘要：铁路起重机作为一种轨道起重设备，因其良好的机动性和适用性一直受到各国的高度重视。用途从最初的用于铁路货物装卸，发展到处理铁路行车脱轨事故、排障、救援等。结构由蒸汽动力、固定臂结构发展为内燃机动力、伸缩臂式机、电、液一体化，起重能力以及适应能力得到很大程度的提高。本文论述了伸缩式配重铁路起重机工作原理，分析了铁路起重机在结构设计，起重性能方面的特点，阐述伸缩配重铁路起重机的优越性。
关键词：铁路起重机；配重；起重性能
铁路救援起重机作为一种铁路专用起重设备，一般是指在铁路线上运行，承担沿线各种环境下的吊重作业，如担负铁路机车，车辆颠覆等事故的救援，线路的清理，装卸作业及铁路建设等重要任务。配重是铁路起重机的重要组成部分，用来平衡在吊装过程中产生的力矩，保证整机的稳定性。配重的结构形式主要有固定配重和活动配重。目前既有铁路线上的铁路起重机大部分还是以固定配重为主，这种配重形式是配重的重量和位置是固定不变的。部分厂家考虑到铁路起重机在回送状态下整机的稳定性，减轻在非工作过程中配重对结构的影响，也为了回送时转向架各轴轴重均匀，将该形式的固定配重进行了优化，将固定配重分成两部分，其中一部分是固定不动的，另外部分在非工作状态下可以放置于底架上，在吊装需要的时候通过油缸进行挂放操作。这种相对于更早的不可拆装的固定式平衡重有了很大的进步。
一、伸缩式平衡配重工作原理
伸缩配重铁路起重机的主要结构由底盘，转向架，转台，吊臂，伸缩配重等组成。伸缩配重的基本臂和转台连接，根据铁路起重机的起重性能要求，伸缩配重可以设计成两节臂，三节臂，四节臂甚至更多。铁路起重机主要有回送和吊装两种状态：①回送状态下，伸缩配重全部缩回，并且整个上车部分可以锁定在底盘上，防止在回送状态下摆动；②吊装作业时，根据实际工况的需要控制系统对配重伸缩臂内的伸缩油缸进行控制，配重伸出至最佳位置产生相应的伸缩行程，使得配重产生合适的力矩与吊重所产生的力矩相平衡，保证最佳的起重性能，并且保证整机的重心在安全支承范围内。
二、伸缩式配重对整机的影响
当前，强度，刚度和稳定性仍然是铁路起重机设计的主要目标，配重的形式与这三大目标都有一定的联系。国内铁路起重机对起重性能的要求是起重量最大，起重力矩最大，在这种要求下，铁路起重机设计的安全系数往往比较大，因此整机自重也相对较大，如何减轻重量是铁路起重机设计的重要目标。
1、伸缩配重对结构强度和刚度的影响。传统固定配重式铁路起重机，为了使铁路救援起重机有足够的吊重抗倾覆稳定性，往往在距离倾覆线最远的上车尾部配置一定质量的平衡配重。由于固定配重形式吊重作业过程中上车尾部半径始终保持不变，因此如果对起重机最大起重力矩值的设计要求越大，那么配重在设计时只得相应加大。以传统NS160t铁路起重机来说，其配重重量占到整机重量的20％，甚至更多，达到40t。以NS160t铁路起重机的最大起重性能做一个简单的计算最大起重工况：打支腿160t×6.5m中，取最危险工况，起重臂垂直于底盘纵线，此时固定配重的中心到回转中心的距离：L3＝5070mm 支腿间距6mm按照抗倾覆稳定性校核的力矩表达式：M＝M1－M2＞0（M1 抗倾覆力矩M2 倾覆力矩）打支腿顺轨状态下，危险倾覆边为支腿的纵向中心连线，距离中心：5270mm取平衡状态：160tf×（6．5－3.0）m－40tf×（5．07＋3．0）m－M3＝0M3＝238tf．m 如果采用伸缩配重形式。为了满足最大吊重需要，起重机在实际工作过程中，往往由固定配重产生的抗倾覆力矩有过大的余量，从整机受力来看，是不均匀合理的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆那么配重重量减少了40－23＝17t，扣除结构上其他的增重，配重重量可以减少15t左右。减轻15t无疑减少了转台，底盘等结构体的受力。能够更好的实现主要结构体的强度和刚度的目标。如何在满足目标的条件下减轻整机重量，越来越多的厂家开始使用Q345，Q420，Q490 甚至强度更高的高强钢板，但是成本也会增加，因此考虑减轻重量，结构受力合理，使用高强度钢板和经济性选择一个合理的方案，从以上理论计算中可以看出，采用伸缩配重来实现这一目标不失为一个很好的措施。
2、减轻上车设计自重，提高整机稳定性，提高了作业效率。对非伸缩配重起重机而言，其设计配重必须满足最大额定起重量。尽管有的已经改为固定配重加活动配重形式，但是配重的挂放相对复杂。伸缩式配重没有挂放配重的操作，减少了准备工作，省时省力提高铁路起重机的工作效率，加快铁路事故的处理速度，减少不必要的经济损失。配重的作用是增加其稳定性，其重心位置距离倾覆线愈远，前方抗倾覆稳定性就愈好。通过前面的理论分析可以看出，伸缩配重起重机通过伸缩过程，可以调整起重机所需要的合理抗倾覆力矩，因此在同等最大起重量的工况下，配重自重可以显著减轻。上车重量的减轻，整机重心将下移，整机稳定性将得到提高。伸缩式平衡重与传统的非伸缩式平衡重相比较，除起重性能提高外，打支腿工况的支腿压力和不打支腿工况的轮压显著降低，在顺轨打支腿作业时只需打一条支腿或者一侧的两条支腿而不是传统的全部四条支腿，顺轨不打支腿工况的起重性能也得到了大幅度的提高。特别是对于大吨位铁路起重机，伸缩配重较固定配重能够提高顺轨方向吊重稳定性30％－40％。
3、优化起重机起重性能。评价伸缩式平衡配重结构形式优劣的基本条件：当起重机顺轨±30 范围内作业时，平衡配重可以全伸或者伸缩至指定位置，使之具有最佳的顺轨起重性能，而且配重的伸缩运动能够始终包容在机车车辆界限之内或者至少保持在2m 线之内；当起重机做超出顺轨＋30 范围作业时平衡配重能全缩或者接近全缩，使之具有良好的全回转起重性能。机电液控制一体化是未来机械产品的发展趋势，伸缩式配重铁路起重机就是机电液控制一体化的产品。伸缩式配重最大的优点在于能够满足不同的起重量和工作幅度要求平衡重离起重机中心不同的距离位置上。伸缩配重通过结构与转台连接，其伸缩过程通过伸缩油缸实现。铁路起重机的吊装作业通过电脑控制系统的控制能够根据实际吊重情况，产生合理的所需要的抗倾覆力矩来平衡，使得整机在工作过程中的结构受力更加均与合理，是起重机的工作性能得到优化，极大地提高了起重机顺轨方向的起重性能。研究中的新型平衡重伸缩行程达到5.6m，全缩尾部半径为7m，全伸可达12.6m，且全部伸缩行程可分为5—6 个不同的伸出距离供计算机优选。上车尾部平衡重安放在伸缩梁上，有液压油缸推动伸缩，既能减少挂放平衡重的劳动强度，又能有效地使各个支腿或者车轮支撑压力趋向平均，与同类铁路起重机相比，打支腿工况的支腿承力减少20％，不打支腿工况的轮压趋向一致，极大地提高了不打支腿工况的起重性能。
铁路起重机作业效率高，升降、回转速度快，辅助动作时间短，自身重量轻，结构紧凑，液压系统相对稳定，各系统匹配相对完善，安全防范措施严密，能够适用于铁路机车车辆脱轨、颠覆等事故的救援，尤其适用于接触网下、桥隧内的救援工作。
参考文献：
[1]王金诺，于兰峰.铁路伸缩臂式铁路起重机若干问题[J].铁道车辆铁道出版社，2015.
[2]谭寒秋，张仲鹏.带伸缩配重的160t铁路起重机转台有限元分析及结构改进[J].工程机械，2014，（6）.
[3]张建辉，张仲鹏.浅谈铁路伸缩臂式铁路起重机若干问题[J].铁道车辆[[J].工程机械，2016，（6）.
[4]徐菱，雷震宇，王金诺.浅谈大吨位伸缩臂铁路起重机转台结构设计[J].工程机械，2015，（11）.
论文作者:韩巍
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：起重机论文; 伸缩论文; 铁路论文; 力矩论文; 工况论文; 作业论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第1期论文;