160吨三节伸缩臂铁路起重机

一、 概述根据我国铁路运输向“高速、重载”发展的需要，由西南交通大学，北京铁路局、武汉桥机厂在研制完成160吨定长臂铁路起重机的基础上，再次成功地研制出160吨三节伸缩臂铁路起重机，如图1照片所示。起重机采用全液压传动，额定起重量160t，起重力矩1440t.m，作业幅度5～24m，回送速度120km/h,具有带载伸缩、带载变幅、带载自行等功能，弥补了160吨定长臂铁路起重机在净空受限的条件下不能作业之不足，特别适用于电气化铁道接触网下、桥梁、隧道内进行救援起复作业。自1998年6月投入铁路运用以来，多次成功地进行了铁路机车、车辆的颠覆、脱线等事故救援工作，特别是在接触网下救援起复作业，实际救援时间短，作业迅速，及时开通运输线路，减少损失，充分显示了起重机先进的技术性能和网下救援能力。是铁路救援起复作业最理想的设备，是铁路救援起重机的换代产品。
　　二、 关键技术 
　　（１）整机变幅三铰点的全性能、多目标优化设计，使整机布置更加合理； （二）三节伸缩臂的合理结构，六边形伸缩臂的截面参数优化，多节伸缩臂的现代设计计算方法研究，高强度低合金钢的制造工艺； 
　　（２）四轴转向架的提速研究，在现有结构的基础上进行动力学分析，改进结构，使回送速度由85km/h提高到120km/h； 
　　（３）研究起重机在电气化铁道接触网下、桥梁、隧道内进行救援起复作业的性能。
　　三、 主要技术性能参数和几何尺寸
　　（１）额定起重量 160t 
　　（２）整机重 184t 
　　（３）其余参数见表1、表2、表3。
　表1 
　　主要技术性能参数项目
　　起重量×幅度支 腿 跨 距6m×10.54m 360°全回转 160t×6.5m整机起复DF4型机车 138t×7m吊臂顺轨±30°将P62棚车正线复位 84t×14.7m吊臂顺轨±10° 160t×9m接触网下，吊臂顺轨±30° 带载伸缩60t×11m支腿跨距4.8m×11.51m 360°全回转 113t×6.5m支腿跨距3.5m×11.95m 360°全回转 78t×6.5m无支腿 带载自力走行，吊臂顺轨±10° 37t×9.0m
　　表2 主要机构工作速度项目 单 位 工 作 速 度 吊钩起升速度 空载荷 m/min 0～13额定载荷 m/min 0～4变幅时间 min ≤3吊臂全伸时间 min ≤2.5回转速度 r/min 0～1自力走行速度 km/h 0～12回送速度 km/h ≤120 
　　表3 主要几何尺寸及线路参数项目 单 位 参 数回送状态尺寸符合GB146.1－83《标准轨距铁路机车车辆限界》 m 长16.95×宽3.3×高4.71吊钩最大起升高度 m 21.7工作幅度 m 5～24尾部回转半径 m 5.8支腿跨距（横×纵） m 6×10.54、 4.8×11.51、3.5×11.95回送状态轴重 t ≤23标准轨距 mm 1435可通过最小曲线半径 m 145自力走行线路最大坡度 ‰ 13四、 主要构造特点起重机由上车和下车两大部分组成。上车主要由转台、吊臂、动力装置、卷扬机构、变幅机构、回转机构、配重、司机室、上车液压系统、电气系统及其安全系统等组成。下车主要由车体、支腿机构、四轴转向架、走行机构、制动系统、下车液压系统等组成。
　　（一）主要结构特点：转台是倒“∏”形高墙板结构，两墙板支承着吊臂、起升机构、配重、变幅油缸等主要受力部件。车体侧梁采用两个箱形结构，侧梁之间用横梁相连成框架结构。吊臂由基本臂、二节臂、三节臂组成。吊臂采用六边形结构，截面参数采用离散变量优化方法确定，减轻了吊臂自重，改善和提高起重性能。吊臂材料采用高强度低合金钢，具有较好的可焊性和低温韧性。为了扩大接触网下作业能力，吊臂头部设计了羊角钩。
　　（二）动力装置由主、辅发动机各一台组成，均采用道依茨风冷柴油机，使用保养简便，寿命长。能在零下40℃，海拔高度2000m的环境下工作，特别适用于寒冷地区。主、辅发动机可同时工作，也可分别工作。
　　（三）主要工作机构： 起升机构采用两台卷扬机由齿轮传动同步运动。卷扬机构通过液压系统双泵合流和马达高、低速切换功能实现重载低速，轻载高速的性能。超短型吊钩组便于起重机在接触网下起吊作业。变幅机构、伸缩机构采用油缸驱动，承载能力强，可带载变幅，可在接触网下带载60t伸缩，扩大了网下作业性能。回转机构起动、制动平稳，微动性能好。配重挂放机构可以根据起重作业需要挂或不挂活动配重。支腿机构根据作业需要可设置成三种支腿跨距。转向架及自力走行机构在起重机回送状态下，通过车钩与编组列车或机车联挂运行。
　　（四）液压系统采用液控、恒功率变量开式系统，实现各机构恒功率无级调速，配合双泵合流、卷扬马达高、低速切换性能进一步扩大调速范围。系统具有发热低，维护简便等特点。主油泵采用进口力士乐斜轴式柱塞泵，额定压力高，抗污染能力强。卷扬马达采用进口赫格隆内曲线低速大扭矩马达，其结构具有抗冲击载荷的能力。马达配有双速阀和制动器，扩大了使用性能。
　　（五）起重机配置全方位的安全系统。力矩限制器采用微机控制，智能化的全自动控制方式对起重作业提供安全保护，并对起重机作业工况进行全方位显示，对超载工况报警并切断向危险方向的动作。起重机还具有吊钩高度限位；吊臂顺轨±10°、±30°限位；上转台对中及回送状态锁固；活动配重、支腿机构、走行机构工作位置锁固；全方位水平仪；超载声光报警仪等安全装置。此外，在司机室内还配有动力装置、液压系统、电气系统、空气制动系统的各种显示仪表，有助于司机安全操作。
　　五、铁路救援实例 
　　（一）接触网下起复敞车 1998年11月18日在我国北方地区进行了一次救援工作。起重机在接触网下成功起复了C61,C62型敞车四辆。由于现场情况复杂，事故车辆的转向架零部件散失，作业过程中要避开大树，电线杆等物体，更增加了救援难度。起重机利用吊臂带载伸缩、带载变幅功能，在接触网下顺利地将运来的新转向架从车上卸下，避开障碍物将事故敞车拖出、捆扎，并准确地将其顺轨复位到新转向架上，整个救援仅用了2小时零5分钟的作业时间，充分展示了起重机在接触网下带载伸缩、带载变幅、带载自行、精确对位、快速救援的优越性能。这次网下救援与拆网作业相比，节约救援时间2个小时以上。在救援总结会上，与会人员充分肯定了起重机在网下救援工作中的优越性，是铁路提速后网下起复救援工作第三代换代产品，是目前任何类型定长臂式起重机无法比拟的。 
　　（二）救援机车 1998年12月18日整体起复脱线的DF7型机车，仅用1个小时就圆满完成救援起复工作。 
　　（三） 接触网下夜间救援 2000年3月10日夜晚，在我国北方另一地区，5辆满载煤炭的重车闯入正线，第一辆车辆翻倒，第二辆以后的车辆严重脱线，其中有两辆的转向架已完全散架，除了在接触网下，又加上夜间作业，现场作业难度很大。经研究确定起复方案为：对散架的车辆装平板外，其余3辆车全部起复，仅用了3个小时就圆满地完成了本次救援任务，再次展示了起重机在接触网下作业的优越性。
　　（四） 模拟救援实例 
　　1．1998年7月17日，在北京局茶坞地区接触网下进行三种工况的模拟救援。顺轨起吊SS3型机车一头，左、右回转10°后，复位；邻线起吊SS3型机车一头，左、右回转使用带载变幅功能使机车复位；吊臂全伸，邻线起吊单层客车一头，利用带载伸缩功能回拖客车。 
　　2．1998年10月20日，在大同机务段内进行邻线整体起吊DF4型机车，左右回转后，复位。见图1照片所示。 
　　3．2000年4月24日～27日，在石家庄机务段进行了7种机车、车辆的摸拟救援试验。右侧邻线整体起吊25B型双层客车、25K型单层客车、C62敞车、P62棚车、油罐车5种车辆，起重机左回转，在左侧邻线将5种车辆复位。起吊25B型双层客车见图2照片所示；邻线整体起吊DF4型、SS8型机车，左、右回转后，复位。
　　六、 结束语
　　我国铁路起重机经历了蒸汽、内燃、全液压、定长臂、伸缩臂的发展过程。160吨三节伸缩臂铁路起重机的研制成功和应用，不仅填补了国内、外空白，而且使我国铁路起重机的设计和制造水平上了一个新台阶，跨入了世界先进行列，其技术经济效益和社会效益十分显著。随着国民经济及铁路运输业的发展，160吨伸缩臂铁路起重机必将更趋完善并获得更加广泛的应用。