门式起重机自动夹轨器原理及使用

提要：夹轨器与机车是通过夹钳轴后端的孔连接，机车行走时，拖（推）动夹轨器同步移动时，导轮在夹轨器的重量压力下可沿蛇形轨道滚动，并经引导轮支架、导钳轴带动夹轨器整体在固定轴沿轨道面浮动。自动夹轨器可自动将门式起重机锁定在轨道上，以防止受意外推力时而滑动。夹轨器在大车行走状态自动开启，其它状态自动夹紧。控制系统采用西门子PLC控制。在不改变原机操作动作的前提下，通过PLC系统将起重机行走机构的行走与停止、制动器的开启与制动、夹轨器的开启与夹紧等动作实行自动控制，提高了整机稳定性及安全性。

自动夹轨器可自动将门式起重机锁定在轨道上，以防止受意外推力时而滑动。该装置由机械夹轨钳、液压泵站、自动控制柜三部分组成。液压泵站提供液压油，借助油缸带动连杆，压缩储能弹簧，经夹钳臂将钢轨夹紧后自锁，并保持夹紧力始终在设计值。夹轨器在大车行走状态自动开启，其它状态自动夹紧。控制系统采用西门子PLC控制。在不改变原机操作动作的前提下，通过PLC系统将起重机行走机构的行走与停止、制动器的开启与制动、夹轨器的开启与夹紧等动作实行自动控制，提高了整机稳定性及安全性。

 一、夹轨器构成及工作原理

夹轨器与机车是通过夹钳轴后端的孔连接，机车行走时，拖（推）动夹轨器同步移动时，导轮在夹轨器的重量压力下可沿蛇形轨道滚动，并经引导轮支架、导钳轴带动夹轨器整体在固定轴沿轨道面浮动，因此夹轨钳与轨道的中心线及夹轨钳的最低点与轨道面的高度始终被控制在设计值内，行走中夹轨钳不会与轨道产生碰擦，从而使两只夹钳口的夹紧力是一致的。

该装置在其钳口铁的下端设计了一个钩头，此钩头在夹轨钳夹紧钢轨后能扣住钢轨，可防止夹轨钳沿自身的滑道意外上移而将夹紧力释放。

1．机械夹轨钳

(1)技术参数每副夹钳夹紧力20t；钳口开度20°；开钳时间7s；夹钳时间10s；开钳后夹钳最低处距钢轨面距离30mm；防风等级12级。

(2)设计特点①夹轨器的夹紧机构是闭锁设计，夹紧后C点低于AB连线（图1），使夹紧力不受其它因素的影响，保持在设计值内；②在可压缩蓄能连杆内设置了蓄能弹簧，连杆可以随弹簧的压缩变短，满足了过死点设计所需的技术条件，而且具有补偿功能；采自中国资产管理网。③一台门机上安装四副夹轨器，总夹紧力达80t，可抵御12级大风；同时夹钳钩头设计，可防整车倾翻；④夹轨器开钳后可向上升起100mm，使其最低处距钢轨面距离保持30mm，机车行走时夹钳与轨道不会发生干涉；⑤夹轨器的引导轮能克服钢轨平度及直度的缺陷，使夹轨器的中心线与轨道的中心线及钳口与钢轨面的高度保持在设计值内。

2．液压机构

(1)技术参数

液压泵站电动机功率5. 

5kW；转速1440r/min；额定压力15MPa；工作压力10~12MPa；额定流量25L/min；贮油量40L；油品型号H46抗磨液压油。

(2)原理与特点

YV1得电，YV3失电时，系统是高压状态。压力油经换向阀左位→液压锁→油缸上腔→活塞杆伸出→夹钳下行完成夹紧闭锁。YV2和YV3得电时，系统是低压状态。压力油经换向阀右位→液压锁→油缸下腔→活塞杆收回→夹钳上行完成松提钳，保持夹钳离轨面l00mm。如过载溢流阀动作。液压锁作用是封闭油缸，防止液压锁和油缸系统以外的油管渗漏，避免油缸因泵停止工作产生回位，特别是夹钳在开钳后的下坠。

 3 . PLC控制系统

(1)控制系统特点

夹轨器各个动作由程序逻辑自动控制，减轻了大车行走机构启动时的冲击，设有故障自动检测功能和显示。

根据塔机大车运行控制技术要求，PLC的输入信号有11个，输出信号9个，共20个点。整个PLC控制系统程序有120步，而且不需要与上位机通信。因此选用中外合资华光电子有限公司的SM 

- 24R型。

(2)PLC控制流程

①PLC上电（包括停电后来电、电动机保护动作后恢复供电、上班送电），自检夹钳限位开关。如果无夹钳到位信号，PLC将启动警声灯和液压站，自动完成夹钳动作；有夹钳信号，则保持夹钳状态。

②大车行走行车指令到→警声灯动作→延时→液压站动作→延时→开钳（电磁阀）动作→夹轨器打开，PLC接到开钳到位信号一大车制动器动作→延时、大车电动机启动→大车行走。

③停大车无行车指令（大车已动），停大车电动机→延时→夹钳动作→PLC接到夹钳到位信号→停液压站和警声灯→零位信号回联动台。

④大车行程限位动作，大车按停车动作程序执行，主令控制开关同向操作时无效，反向操作则按行车动作执行。

大车的操作应从零位状态下开始才有效。

4．系统工作流程

自动控制夹轨器松开时，扳动行走开关的手柄，自动控制中心接到行走指令后，首先启动誓告装置，后启动液压泵，开启电磁阀，液压泵输出的油通过换向阀到油缸的下腔，活塞回缩，铰轴带动连杆在支架滑道上移动，再经连杆销拉动夹轨钳向内收拢，并绕导钳轴旋转开启夹轨钳，待钳口铁与钢轨完全脱开时，液压油缸将两只夹钳提高至上止点，闭合上止点行程开关，开启电磁溢流阀并将可以行走的信息反馈给自动控制中心，自动控制中心接到信息后先松开行走制动器，然后启动行走电动机，驱动行走机构使机车在轨道上移动。

行走需停止时，将行走开关的手柄扳回中间位置，自动控制中心接到终止行走指令后，首先切断行走电动机电源，使机车进入自由滑行状态，当滑行基本结束时，自动制紧行走制动器，然后启动液压油泵、开启电磁换向阀，高压油液进人油缸的上腔，活塞外伸，推动铰轴在支架滑道中向下移动，夹轨钳依自身重量沿夹轨面在夹轨钳的滑道中下坠至夹轨钳滑道的上止点两侧；经连杆推动夹轨钳臂上端向外张开，同时绕夹钳轴旋转，使其下端向内收拢，在A、B连线上方将钳口铁与钢轨贴紧；此时液压油缸的活塞仍继续向外伸，而夹轨钳受夹钳轴的限制及钢轨的支撑，下端不可能再向内收拢，因此当液压油缸的巨大压力压迫连杆时，连杆则将设置在其内部的弹簧压缩，使A、C两点及B、C两点的长度缩短，并在A,、B连线的上方约10mm处将弹簧全部压缩，夹轨钳的钩头扣住了钢轨，此时的夹紧力已满足技术要求。尔后在液压油缸的推力下，将中间铰接轴推向下止点，使C点低于A、B连线进行机械式自锁，保持夹紧力不被释放。同时自动切断行走机构电源。

二、使用情况

自动夹轨器安装在三峡工地的四台SDTQ1800/60型高架门机上，常开式夹轨器安装在一台MQ540/30型门式起重机上。两种型号的夹轨器，经受了三峡三次大风的考验，性能良好，夹紧牢固。未安装夹轨器前，回转停止时，由于惯性力的作用，巨大的冲击力，常使台车联动轴扭断或减速器固定底盘脱裂。行车在钢轨上的滑移量在100~400mrn。加装后，消除了上述现象。

当前同类夹轨器，如丹麦KROLL塔式起重机夹轨器，开启后可升降，但只能扣住钢轨，不能夹紧，且受轨道固定螺栓影响，若遇螺栓必然被顶住，夹钳放不下去，因此扣不住钢轨。又如上海港机的液压夹轨器，开启后不能升降，只能在钢轨凸出轨基平面的轨道上使用，对于轨面与轨基高度一致的轨道则无法使甩，且夹紧力小。老式的手动夹轨器正常情况下不用，遇到大风预报后，由人工扳动夹紧，因平时用得少，造成锈蚀而无法工作。本文介绍的夹轨器，不受轨道形式限制，始终能自动夹紧、且夹紧力大，故障率仅为0.5‰。