王正勇 段 勇 康 銀
北京起重運輸機械設(shè)計研究院有限公司 北京 100007

摘要：針對污泥與垃圾摻燒領(lǐng)域當中起重技術(shù)需求問題，開發(fā)了一種平行運行獨立雙小車抓斗起重機，橋架采用三梁四軌形式，文章對三梁四軌橋架起重機相關(guān)的布置方案、金屬結(jié)構(gòu)、機械傳動等進行深入研究，解決由于布置方案的更新所引發(fā)的機械與電氣關(guān)聯(lián)性問題，開發(fā)出新的基于面向同廠房多物料綜合處理領(lǐng)域的自動化、智能化起重系統(tǒng)，為環(huán)保領(lǐng)域當中的污泥處置提供設(shè)備支持。

關(guān)鍵詞：抓斗起重機；三梁四軌；抓斗；雙小車

中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785(2020)10-0050-03

0 引言
由于中國城鎮(zhèn)化水平的不斷提升和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國生活污泥、河道污泥和工業(yè)污泥的排放量激增，以焚燒為核心的處理手段相對于填埋法、堆肥法和建材利用等其他方案因具有處置效率高、二次污染小、技術(shù)較成熟等系列優(yōu)點目前被認為是最為徹底、快捷和經(jīng)濟的方法，其中利用城鎮(zhèn)周邊的固廢綜合處理廠將污泥摻入垃圾中焚燒及在污泥焚燒當中添加煤、生物質(zhì)等其他助燃物的混合焚燒技術(shù)由于僅需要引入污泥注入系統(tǒng)，成本較低，越來越成為政策引導(dǎo)及市場需求的趨勢。目前相比較其它設(shè)備摻燒方式而言，用起重設(shè)備將污泥與垃圾摻燒的方案更為經(jīng)濟、高效，是近年來市場普遍認可的處理模式。但是國內(nèi)外配套的起重設(shè)備尚未形成成熟的系統(tǒng)方案。

為此作法主要有：1）配備多臺起重設(shè)備，每臺設(shè)備對應(yīng)一種物料，該方案雖然簡單方便，但首先由于設(shè)備數(shù)量的增添，需要投入的成本較高；其次，設(shè)備數(shù)量的增加導(dǎo)致故障點增多、維保工作量加大；2）使用一臺起重設(shè)備，配備多臺抓具，使用時根據(jù)具體物料的種類，吊掛相對應(yīng)的抓具，該方案前期投入成本明顯降低，但是后期使用時，由于根據(jù)抓取物料性質(zhì)的不同需要更換相應(yīng)的抓具，對于生產(chǎn)任務(wù)繁忙或工作環(huán)境惡劣的場合，頻繁更換抓具方案用戶多數(shù)不能接受，方案的應(yīng)用性受到一定程度的限制。

鑒于此，本文綜合考慮多臺車布置的方案后，研發(fā)了一種平行運行獨立雙小車抓斗起重機，其吸收了多臺車布置方案的優(yōu)點，彌補了其不足，較好的解決了現(xiàn)有設(shè)備的問題。

起重機作業(yè)工藝如下，兩臺小車攜帶各自攜帶兩臺抓斗，一臺抓斗用于從垃圾儲坑將垃圾抓取至投料口入爐焚燒，一臺抓斗將污泥從污泥池將干化污泥抓投至投料口，由于兩臺抓斗分別懸掛至兩臺獨立的運行小車，抓取物料和平行于小車方向的運行可以同時操作，有效壓縮了污泥和垃圾兩種物料倒運時間。

1整機方案
本文所開發(fā)的起重機主要針對多種物料搬運需求，特別適用于生活處理企業(yè)當中垃圾和污泥協(xié)同處理工藝，考慮到污泥和垃圾兩類物料性質(zhì)相差較大，原生垃圾一般顆粒度較大，成分復(fù)雜，適用于多瓣抓斗抓?。晃勰嘁话憬?jīng)過干化工藝，含水率有所降低，成分較單一，一般采用雙瓣抓斗抓取。針對該問題，本文開發(fā)的雙小車抓斗起重機主要方案俯視圖如圖1，側(cè)視圖如圖2 所示，橋架部分主梁采用三根主梁（見圖1 所示1、2 和3）和四根小車軌道組成的三梁四軌結(jié)構(gòu)形式，以解決小車平行運行的軌道需求問題，端梁采用鉸接結(jié)構(gòu)，解決載荷不均衡問題；小車部分設(shè)計了兩個起重小車（見圖1所示4 和5），采用兩個小車平行布置，獨立運行，兩個抓斗分別吊掛至兩個小車上，設(shè)備使用方可以單獨驅(qū)動兩個抓斗進行物料抓取。實際工作時，兩臺小車可以同時抓取相對應(yīng)的物料，根據(jù)廠區(qū)布置倒運至目標區(qū)域，該方案可以最大限度的利用設(shè)備，提高企業(yè)生產(chǎn)率，為目前生產(chǎn)任務(wù)接近飽和的垃圾和污泥協(xié)同處理企業(yè)提供高效服務(wù)。

由于一臺起重機裝備了兩臺小車，吊掛了兩個不同的抓斗（見圖2 所示3 和4），而且一般起升高度很大，大車和小車啟動和制動過程當中勢必會引起抓斗一定程度的擺動，因此必須考慮起重機運行過程當中的抓斗防碰撞問題，通過高度檢測、雙小車的位置檢測等，控制兩臺抓斗運行安全隔離范圍，消除雙抓斗之間的碰撞，纏繞等安全隱患。

2 橋架
本文所述起重機重要特征之一在于橋架采用三梁四軌形式，三梁四軌橋架方案源于兩臺起重機的合體方案，兩臺車的橋架合為一體后，省去了一根主梁和運行機構(gòu)，端梁總體上也有適當?shù)臏p輕，但是與兩臺起重機方案相比其限制了一臺抓具在大車運行方向上的自由度，抓具工作自由度受到限制。兩臺抓斗的安全工作區(qū)間、布置兩根小車軌道的中間主梁、端梁的結(jié)構(gòu)形式、橋架的整體結(jié)構(gòu)形式均需要作重點研究。傳統(tǒng)的端梁一般為兩輪、鉸接結(jié)構(gòu)及臺車結(jié)構(gòu)等，雙主梁或四主梁結(jié)構(gòu)當中載荷分配較為均布，而三梁四軌橋架由于三根主梁導(dǎo)致載荷在整個橋架的分布與之前結(jié)構(gòu)形式有較大差異，因此端梁要突破這些形式，達到既輪壓分配均衡，又剛性較強的效果。

1. 主小車導(dǎo)電側(cè)主梁 2. 中間主梁 3. 副小車導(dǎo)電側(cè)主梁 4. 主小車 5. 副小車
圖 1 起重機俯視圖

三梁四軌橋架主要由三根主梁、兩根端梁組成，其兩側(cè)的大、小主梁（見圖1 所示1 和3）各布置一根小中中間的一根主梁（見圖1 所示2）布置兩根小車軌道， 車軌道，四條小車軌道構(gòu)成主、副小車的運行軌道。兩側(cè)的主梁（見圖1 所示1 和3）攜帶走臺，方便人員對滑車的維保，走臺外側(cè)設(shè)置小車運行供電支撐系統(tǒng)，服務(wù)小車移動供電需要。三根主梁由于載荷差別較大，設(shè)計時需要考慮針對性。中間主梁（見圖1 所示2）結(jié)構(gòu)形式區(qū)別于傳統(tǒng)的起重機主梁結(jié)構(gòu)形式采用雙軌全偏軌形式。

端梁形式較為特殊，截面采用焊接箱型組合梁，整體分為兩段（見圖2 所示1 和2），兩根端梁之間用銷軸進行連接，并采用凹凸板進行定位，保證端梁在水平面的剛性，確保起重機大車行走時不會歪扭導(dǎo)致啃軌。

1. 輔助端梁 2. 主端梁
圖 2 起重機側(cè)視圖

3 小車
本起重機小車采用雙小車平行布置形式，兩個小車分別吊掛不同的抓具。小車具體結(jié)構(gòu)形式如下：起升機構(gòu)動力源為專用起升變頻電機，電機采用雙出軸形式，兩側(cè)通過聯(lián)軸器與各對應(yīng)的硬齒面減速器進行連接，采用兩個鋼絲繩雙聯(lián)卷筒，增強抓具的防搖效果，卷筒和減速器之間采用卷筒聯(lián)軸器進行連接，能夠較好適應(yīng)卷筒的角度變化，每臺減速器外側(cè)配備塊式制動器，制動動作平穩(wěn)，沖擊小，根據(jù)實際起升高度配備專用的起升電纜卷筒，電纜卷筒和鋼絲繩卷筒之間用同步鏈條進行連接，確保鋼絲繩和電纜的同步性。小車運行機構(gòu)采用三合一驅(qū)動單元，結(jié)構(gòu)緊湊。車輪采用鑄鋼材質(zhì)，單輪緣結(jié)構(gòu)形式，適用于高工作制起重機。小車架采用雙層小車架形式，起升機構(gòu)布置于上層小車架，下層小車架攜帶運行機構(gòu)。上層小車架和下層小車架之間設(shè)置四個剪切梁傳感器。該結(jié)構(gòu)形式稱量系統(tǒng)穩(wěn)定，精度高，廣泛應(yīng)用于起重機行業(yè)稱量領(lǐng)域。由于兩臺小車交匯時兩個抓斗距離較近，需要添加安全隔離及防搖措施，消除兩個抓具之間的碰撞隱患。

4 大車
結(jié)合橋架端梁的結(jié)構(gòu)形式起重機大車單側(cè)布置3 個車輪，由于工作級別較高，車輪采用鑄鋼材質(zhì)，軸承采用雙列調(diào)心滾子軸承，兩個車輪安裝于一根單體端梁上（見圖2 所示2），另外一個車輪設(shè)置于另外一根端梁（見圖2 所示1），車輪安裝形式可采用角型軸承箱、鏜孔或45°剖分形式，大車驅(qū)動采用四輪驅(qū)動形式，三合一驅(qū)動單元設(shè)置在輪壓較大的四個車輪組部位，另外兩個車輪隨驅(qū)動車輪組牽引運行。工作級別較高時可以采用臺車結(jié)構(gòu)形式進行替代。實際設(shè)計時可以根據(jù)輪壓的大小對車輪的數(shù)量進行調(diào)整。

5 結(jié)語
本文針對現(xiàn)有垃圾和污泥協(xié)同處理領(lǐng)域設(shè)備短缺的問題，開發(fā)了一種平行布置雙小車抓斗起重機，有效填補了污泥與垃圾相互摻燒領(lǐng)域當中起重設(shè)備板塊的空白，該產(chǎn)品將會有效助力于污泥處置技術(shù)，進一步解決污泥激增所帶來的環(huán)境、社會等系列問題，也提升了污泥的資源化利用水平，應(yīng)用前景較為廣闊。

參考文獻
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