架桥机技术改造（MBA论文）

连续加力坡段架梁

对长征Ⅲ-160架桥机的技术改造

王心利

[摘要] 为满足内昆铁路近80千米20‰~23.2‰连续加力坡段架梁的需要，新运工程有限公司对长征

Ⅲ-160架桥机进行了技术改造。改造主要内容包括：增大发动机功率、将大车走行及桁车驱动由液压改为电动、尾臂加长、新制桁车自动排绳机构及桁车起吊紧急停车装置、新制零号柱等。改造后的架桥机技术性能提高并安全可靠，可以满足类似内昆铁路这种连续加力坡段线路上的桥梁架设需要。

[关键词] 连续加力坡段 架桥机 技术改造 牵引力 阻力

内昆铁路水富—昭通段217千米的正线线路上有桥梁162座总计1127.5孔，其中盐津—昭通段近80千米线路为坡度20‰~23.2‰的连续加力坡段（习惯称为：长大紧坡地段），该区段设6站5区间，两地高差1387米，有桥梁59座共计366孔，整个区段未设避难线，属我国铁路史上第一次。承担内昆铁路水昭段铺架任务的是中铁二局集团新运工程有限公司，该单位拥有三台铁路架桥机，其型号分别为：JQ-130B、长征Ⅲ-160、66（改）-130，按其设计能力这些架桥机均无法满足坡度在20‰以上的线路上进行架梁作业的要求（架桥机通常按12‰、最大不超过16‰的爬坡度进行机构或系统设计），因此对架桥机进行技术改造势在必行，否则将给施工带来以下两大难题：其一是增加一台机车作为架桥机主机走行及对位的辅助动力，由此须为机车的进出增设线路岔线，从而导致架梁施工成本的大幅增加，且每架一孔梁机车都要通过岔线进出一次，严重影响架梁进度，难以保证架梁工期；其二是架桥机桁车动力严重不足，如强行作业将可能造成无法吊梁走行（由于坡度太大超过桁车重载驱动的极限能力）或损坏桁车走行机构，从而使架梁作业难以进行。

根据公司的总体安排和对三台架桥机的技术性能分析认为，采取对长征Ⅲ-160架桥机进行技术改造的方法来完成内昆线特别是盐昭段长大紧坡地段的架梁任务较为适宜。 长征Ⅲ-160架桥机原有的技术特点、优点是：双臂全液压式、前置摆头机构新颖别致、运输性能较好、隧道口及小半径曲线架梁较方便等。其主要缺点是：按12‰的爬破能力设计、动力储备不足且过载能力差、大车驱动液压马达易发热不能长距离走行、噪音大（液压泵造成）、液压系统部件易泄漏并带来不安全因素、两桁车起吊及走行的同步性较差等。

鉴于内昆线长大坡道架梁的特殊要求及长征Ⅲ-160架桥机本身所具有的优缺点，对其改造的原则是：在不依靠外在动力而凭架桥机自身能力能满足内昆线盐昭段大坡道线路架梁的前提下，尽量改进架桥机原来存在的设计和制造缺陷，并增加有效措施提高其安全性能。

经过认真调研和充分细致的论证，确定了架桥机改造的主要内容：更换动力机组增大发动机功率并新造相适应的动力仓、将桁车各部驱动及大车走行驱动由液压改为电动、中大臂调整拱度、后大臂（尾臂）加长、增加桁车自动排绳机构及起吊紧急停车装置、新制零号柱等。

一、动力改造：新造动力仓，重新配置发电机组

长征III-160架桥机原设计仅按照12‰的爬破能力考虑，因此其动力仅需一台120kW发电机组即可，而为了满足盐昭段的大坡道要求，技术改造的方案设计把架桥机的爬破能力提高到23.5‰左右，同时大车走行、桁车起吊、走行、横移由液压驱动改为电驱动后亦适当增大了功率储备，因此所要求的总功率有了很大的提高，原动力机组已远远不能满足要求。为此，取消了原有的120kW发电机组，经计算后选用了一台250kW发电机组和一台进口的康明斯85kW发电机组协调工作。其中250kW发电机组供应架桥机走行的4台52kW直流牵引电机及主机液压系统（供侧支腿、动力仓、零号柱、一号柱、二号柱升降及机臂摆头使用），并在焊接桥梁横隔板时向配属架桥机的7台电焊机供电。85kW发电机组在吊梁架设时专门给桁车供电（此时250kW发电机组停机），作为桁车起吊、走行和横移的动力。两台发电机组根据架桥机的不同工况交替使用，功率搭配合理，不但可延长发电机组的使用寿命又可减少噪音污染，而且大大节约了柴油消耗，降低了施工作业成本。由于动力机组的更换，原有的动力仓根本无法使用，因此需重新设计、制造动力仓。

二、 架桥机走行传动系统的重新设计制造

（一）、新造理由：原机大车走行由4台液压马达（每台功率约30 kW）通过减速箱驱动四根动轴使架桥机走行，由于设计爬坡能力为12‰，其输出扭矩不大。根据近几年来的使用情况，该机爬坡能力差，而且液压系统温升很快，走行不到一个小时就要停车

降低油温，大大影响了简支走行速度。液压过载能力小，坡度大了就上不去，加上新铺线路状况不是很好，故难以适合新线施工需要，更不能满足内昆线盐昭段23‰左右的长大坡道架梁施工的要求。

（二）、新造方案：液压驱动改为电驱动，动轴仍保留四根，采用四台52kW的直流牵引电机联接大速比减速箱分别驱动。250kW的柴油发电机组向440V/600A的可控硅整流柜供电，整流柜向四个牵引电机供给直流电源，并实现无级调速。由于直流电机机械特性较软，即低速扭矩大、高速扭矩小，非常符合架桥机的使用工况（架桥机起动时，磨擦阻力大又有起动惯性力，起步时阻力扭矩最大。正是直流电机起动扭矩大的特性，与架桥机起动性能想吻合，能确保大车起步的平稳可靠；架桥机正常运转时，电机输出扭矩比起动时小，但此时磨擦阻力比起动时小，又无起动惯性力，运行阻力也相应减小，因此牵引力的减小与运行阻力的减小相吻合）。

（三）、理论计算 1、牵引力计算 （1）已知条件：

牵引电机型号： ZQ52-6B 额定功率N=52kW=52000W

额定转速nH=1300r/min 最大转速nmax=2800r/min 减速箱为三级齿轮减速器 减速比i=43.65 走行轮直径D=0.84m

（2）额定转速时架桥机走行速度VH：

VH=60nHπD/（1000i）

=60×1300×π×0.84/（1000×43.65） =4.72 km/h

架桥机自力走行时要求走行速度V≤5km/h

（3） 牵引电机输出扭矩T0：

T0=60N/（2πn）