第二節　液壓載重車主要應用領域

隨著我國經濟建設的飛速發展,在軍事、橋梁、機械、造船、冶金以及石油化工等各個領域,大型工程建設越來越多,重型設備及重型結構的運輸安裝任務急劇增加,如造船廠船體運輸安裝、高速鐵路預制梁的運輸、跨海大橋橋梁施工以及海上石油平臺的運輸安裝等。尤其是近年來我國路橋工程走出國門,千噸級橋梁成套運載施工裝備發展迅速,在國際競爭中占據了很大的優勢,對重型運輸機械的需求量增大,大型動力平板車作為一種運輸此類設備與構件的裝備顯示出越來越大的作用。從目前國內外經濟建設的發展趨勢來看,地下隧道、井下巷道、城市輕軌、地下管廊、輸氣管道、火箭運輸、國防裝備等領域對大型液壓載重車(動力平板車)的需求將逐年上升,而且對載重量的要求也不斷提高。隨著科學技術的進步,平板車的運輸能力及技術含量在不斷升級。平板車的發展使得大型設備與構件的運輸與安裝更加快捷、安全,也帶動了經濟的不斷發展。因此,大型自行式液壓載重車及其衍生產品,作為一種輪胎式道路和場地運輸大型特種裝備的交通工具,越來越受到重視,應用領域也越來越多,成為國家重大工程的國之重器。

一、液壓載重車應用領域

隨著高速鐵路、鋼鐵、造船等行業的新工藝、先進施工方法的不斷涌現,人們對大型鋼結構件、整體橋梁部件、整臺大型機械、移動倉庫、火車頭乃至其他領域中的航天飛機、艦艇等超大型貨物的運輸需求越來越大,大型液壓載重車的應用領域也越來越多。

1.港口物流液壓載重車(平板車)

重型液壓載重車在驅動、升降、轉向等重要部分中對液壓技術的采用使其滿足各種重型及大型貨物的運輸及各種超高、超大型構件的安裝。由于其運載平臺為平板平臺形式,故簡稱為“平板車”。當運輸對象為體積超大的物體,單個平板車無法實現運輸時,可以將多個平板車進行拼接,拼接的平板車之間通過協調配合,完成一個單獨的超大型平板車的功能(圖1?18、圖1?19)。

2.高速鐵路橋梁預制箱梁運輸車(運梁車)

高速鐵路橋梁預制箱梁運梁車是重型平板運輸車的一種特殊形式,是鐵路客運專線施工建設以及物流運輸行業中的重要運輸工具。運梁車主要用來完成繁重、復雜和危險的混凝土預制箱梁運輸任務,需要在高溫、高寒、多塵、潮濕等野外現場環境下工作,它是連接鐵路客運專線施工設備架橋機和提梁機之間的紐帶,有時還要負責架橋機的馱運任務,在鐵路客運專線建設中起到不可替代的作用。如圖1?20中,是燕山大學與秦皇島通聯重工合作研發的高速鐵路運梁車。

3.船廠用自行式液壓載重車

目前船廠用平板車品種比較多,而且可以實現拼車作業。可以完成船身拼接、場內移位、船塢下水,以及超大型裝備的陸海?海陸轉運(圖1?21至圖1?24)。

4.煤礦大型連采設備巷道快速運輸車

隨著當代采煤技術的發展,煤礦采掘設備在上下井及搬家倒面時需要快速完成搬運工作,以提高工作效率。目前,國內大型煤礦大多數煤機上下井及搬家倒面時均為通過電源車為其提供能源,來爬行至新的綜采工作面。大多數煤機自身行走速度有限,效率非常低,并且嚴重影響機器的工作壽命。煤礦設備運輸車主要用于煤機的上下井運輸。圖1?25為燕山大學與連云港天明集團共同開發的巷道分體式煤礦設備運輸車,其獨創的單車分體結構,主要是為了適應煤礦井下巷道和特殊隧道工程使用。目前已經研發了四代產品,載重量80~150t,井下空載20km/h,重載5km/h,轉彎半徑小于7m。解決了井下大型采煤設備及巷道特種裝備等安全快速運輸的世界性難題。

5.鋼廠框架車

隨著鋼鐵工業的發展,無論從載重量還是工作便捷與高效率等方面,對運送成品、坯料、鋼包以及鋼渣等特重物件運輸車的要求日益提高。與拖掛式平板運輸車相比,自行式平板框架車因其機動靈活、位置精度高、運輸周期短、費用低、可配合料籃完成轉運作業、占用場地小、工作效率高等顯著優點而受到用戶的青睞。按照駕駛室的位置可以分為駕駛室下置式和駕駛室上置式(圖1?26)。

6.石油化工天然氣管道工程中液壓載重車

石油化工和天然氣工程的整體大型塔罐、整體車間的搬運,超長大直徑天然氣管道加工后從車間運抵施工現場,液壓載重車已經成為運輸主力,應用廣泛(圖1?27、圖1?28)。

7.航空航天火箭、飛機部件運輸車

航空航天的火箭和飛機整體或部件的運輸現在都采用了大型液壓載重車。圖1?29為燕山大學與江蘇海鵬為中國商飛研發的大型客機C919中機身快速運輸車,圖1?30是為西飛研制的Y?8、Y?20飛機機頭部件快速運輸車,圖1?31是秦皇島天業通聯重工科技有限公司研制的長征火箭箭筒運輸車。

8.風電核電領域液壓載重車

(1)風電部件運輸車

風力發電機組的槳葉、機身都需要大型液壓載重車運輸,特別是槳葉運輸車,為了道路的通過性,除了液壓獨立轉向系統外,往往設計成可伸縮的車身,在空載時減少對道路的占有率。圖1?32為超長貨物?風電槳葉運輸車,圖1?33為核電模塊自動翻轉運輸車。

(2)輪胎式風電起重機

專用起重機,用于山地、丘陵地帶風電吊裝,適應道路最大坡度30%,也用于地面條件惡劣,除坑洼、濕滑外還有大角度傾斜的狀況。加上設備重心高,對下車穩定、安全行走提出很高的要求。坡度超過20%時,負載上坡基本需要全驅,不能采用傳統制動系統,靜液壓制動存在一定安全風險,需要緩速系統,解決下坡安全問題,使設備重載下坡如履平地。

針對由于路面不平頻繁切換自由輪影響行駛速度問題,采取優化液壓及電控系統提高響應速度,將打滑對速度影響降到最低。針對大角度傾斜問題,采取增加平衡控制,行進中調整車架平衡,減少停機調整平衡時間,提高行駛速度。如圖1?34所示。

9.城市立交橋不斷交換橋施工中液壓載重車(馱橋車)

以液壓載重車“SPMT”工法為核心的城市橋梁快速施工技術,將傳統的以月計的交通中斷時間縮短至以小時計,大大降低了對交通環境的影響。該工法的核心設備——馱運架一體液壓載重車,是燕山大學筆者所在團隊與北京百善重工在結合實際需求和實際的工況環境下重新設計開發的。與國外橋梁快速施工所使用的設備相比,調整和增加了很多功能用以解決現場的實際問題。從特種專用設備上講,是國內首創、國際領先。下面是兩臺1000t馱橋車聯合作業在北京京藏高速西關環島不斷交換橋工程中拆舊橋、換新橋,見圖1?35和圖1?36;圖1?37是馱橋車在北京三元橋換橋施工中的場景。

10.隧道工程液壓載重車

隧道運輸車,主要用于隧道車管片、箱涵以及物料、人員的運輸。隧道運輸環境有其特殊性,因為隧道內道路狹窄,是唯一物流通道,車速直接決定工程的施工速度,自行式液壓載重車可以減少車身長度,采用獨立懸掛和獨立轉向,滿足轉向響應速度和角度的要求,車速可以達到25km/h。隧道車使用環境封閉,氧氣含量不足,另外隧道內濕度大灰塵大,地面濕滑,冷熱交替,對整車及配套元器件都提出了特殊要求,需要解決車輛對惡劣環境的適應問題,以及路面濕滑以及坡度大的問題(圖1?38)。

11.南水北調工程渡槽運輸施工液壓載重車

渡槽作為調水工程的重要建筑物,迫切需要突破以大流量、大過流斷面、大跨度為特征的超大型薄壁預應力混凝土渡槽設計及其以機械化施工裝備技術為核心的技術瓶頸。鄭州新大方發明研制了世界上首臺套1200t超大型U形斷面預應力混凝土渡槽預制以及提槽、運槽、架槽成套裝備,突破了單跨千噸級U形薄壁渡槽整體預制、吊運及安裝施工技術難題(圖1?39)。

12.城市古建筑移位工程中液壓載重車

城市建設中古建筑保護往往通過移位實現,采用液壓載重車的工藝后,大大提高了施工效率,縮短工期,降低成本。

以海南英迪格濱海酒店遷移工程為例,英迪格濱海酒店遷移項目位于海南省文昌市龍樓鎮彩虹大道南側,該平移工程遷移建筑為地上二層,地上建筑為原來的精品酒店,建筑結構為鋼筋混凝土框架結構,遷移建筑物建筑面積為6300m2,檐口高度8.0m,上部結構荷載約14000t。通過連廊將建筑物切割為7塊進行分塊遷移,遷移水平距離為720m,遷移豎向距離為6.0m。采用SPMT全轉向平板車(最大SPMT 4縱列36軸)將建筑物遷移至新建地下室頂板,遷移過程中對地下室頂板產生較大的點荷載為1100kN,面荷載為150kN/m2。本次的遷移工作在體積、重量、遷移長度、技術含量等方面都屬于國內首創(圖1?40)。

13.跨海大橋的提運架成套橋梁施工裝備

在全球范圍內跨海大橋項目越來越多,且隨著我國國民經濟的迅速發展,國內跨海大橋項目亦將不斷增加,這必將促進大跨度預制簡支箱梁施工工藝及配套裝備新技術發展,促進大跨度預制簡支箱梁提運架施工裝備進一步推廣應用。

(1)杭州灣跨海大橋和韓國仁川大橋

在2005年前后建設的中國杭州灣大橋以及韓國仁川大橋,均采用了整孔預制架設的施工工法完成雙幅混凝土橋梁的施工,其最大預制混凝土箱梁達50m跨、1400t,同時也是世界范圍內首次將架橋機的施工能力突破50m、1000t(圖1?41)。

港珠澳大橋的施工以大跨距鋼梁節段拼裝工藝,駁船運輸,以浮吊和橋面吊機施工為主。

(2)科威特海灣大橋

中國在大型跨海大橋的建設和裝備制造上已經穩居世界前列,特別是參與了兩座科威特海灣大橋的建設:一橋是從科威特首都科威特城出發,跨越科威特海灣至蘇比亞地區的蘇比亞海灣大橋;二橋是科威特?多哈海灣大橋。兩座跨海大橋的施工裝備分別由鄭州新大方重工科技有限公司和秦皇島天業通聯重工科技有限公司在國際市場奪標(圖1?42、圖1?43)。

一橋參與設備競標的公司有德國DEAL、意大利IDEN、挪威NRS、英國DORMAN LONG等。鄭州新大方在韓國現代國際招標中以技術第一名勝出,為該項目提供以下全套預制吊裝設備:2×900t輪胎吊2套,分別位于預制場和碼頭;1800t路基運梁車1臺,完成箱梁從預制場到碼頭的運輸;1800t架橋機、1800t橋面運梁車各1臺;1100t棧橋吊1臺,位于南島,將駁船運輸箱梁提升到南島上的橋面運梁車。

我國秦皇島天業通聯公司針對二橋的施工方案、施工技術和施工裝備需求,通過國際投標取得了為二橋(科威特?多哈海灣大橋)工程建設研究、開發、提供一套1700t級的超大型“架、運、提”成套裝備與技術的資格。主要任務是解決該大橋最大60m跨度雙幅、變幅、變跨、小曲線箱形PC梁整幅預制、整幅裝車、整幅橋上運輸、整幅橋上架設的海灣大橋建設施工難題。提供1700t/60m跨度、雙幅、變幅、變跨式架橋機一套,1700t/60m跨度、雙幅、變幅、變跨式輪胎式運梁車一套,1700t/60m箱形PC梁提梁機一套。

科威特海灣大橋設計采用60m跨、1700~1800t雙幅預制混凝土箱梁,施工工法采用架橋機施工,這預示我國企業再一次刷新架橋機施工的新紀錄,成功挑戰千噸級全套預制架設施工裝備的研制與施工,使大型橋梁運架提成套施工設備處于國際領先地位。

科威特海灣大橋工程中的成功應用,刷新了大型橋梁整孔預制架設施工的世界紀錄,將我國大型橋梁施工提、運、架成套裝備的自主研發水平提升到了新的高度,對提高工程的建設質量及加快建設步伐具有深遠的歷史意義。同時使我國這一領域的裝備制造業達到國際一流水平,也為該類設備的出口創匯開辟了新途徑。

(3)加拿大跨海大橋橋墩運輸車

加拿大跨海橋梁預制橋墩運輸裝備:車輛載重,1000t;軸線數量,5軸線。如圖1?44所示。

二、液壓載重車衍生產品應用領域

下面就一些常見衍生產品及其型譜進行介紹。

1.高空作業領域的高空作業車

高空作業車能懸伸作業、跨越一定的障礙或在一處升降,可進行多點作業;平臺載重量大,可供兩人或多人同時作業并可搭載一定的設備;升降平臺移動性好,轉移場地方便;外形美觀,適于室內外作業和存放。適用于車站、碼頭、商場、體育場館、小區物業、廠礦車間等大范圍作業。高空作業車大體有折疊臂、伸縮臂、混合臂、自行式四個系列。圖1?45是海鵬ZQG系列自驅動高空作業車,表1?1為其型譜。

　　注:1in=25.4mm。

圖1?46為特雷克斯公司的高空作業車,表1?2為其型譜。

2.鋼鐵冶金行業的液壓載重車衍生產品

冶金行業是一個原料、產品運輸密集型的行業,采用冶金起重機配合大型專用特種運輸車輛進行無軌運輸可以很好地解決鋼鐵工業車間內材料復雜多變、鋼鐵溫度極高、成品體積超大等運輸問題。

(1)抱罐車

抱罐車是為冶金鋼渣運輸量身定做的產品,它的載重能力、長度和寬度是根據用戶的渣罐尺寸、容積和現場操作環境而定。抱罐車的載重能力可從25t至150t。

抱罐車的特點是不需其他吊重設備,使用車輛本身的傾翻大臂便能進行抱罐和翻罐的動作,可從地面上或小臺上把罐抱到抱罐車上,可作180°傾翻渣罐,減少作業人數和工具設備的數量,性能高、可靠性高和操作安全性高,操作簡易、效率高。

抱罐車有如下類型:

① 整體式　如圖1?47,整體式抱罐車的優點:整體式設計,車身長度和寬度較緊湊;由于設計緊湊,所以行走和操作的靈活性較高;整車的保護性能很好,安全性高;傾翻角度可達180°。

② 鉸接式　如圖1?48,鉸接式抱罐車的優點:整車的保護性較好,安全性較高;駕駛員有良好視野,操作較舒適;傾翻角度可達180°。

③ U形框架式　如圖1?49,U形框架式抱罐車的優點:整車的高度較低,所以重心也較低;由于重心低,所以操作時穩定性較高;適合對操作環境高度有要求的地方,如廠房進出口和抱罐高度低的地方;整車結構簡單;維修保養容易。

天業通聯重工抱罐車見圖1?50。

表1?3為燕山大學與海鵬共同開發生產的鋼渣車的型譜。

(2)鐵水車

TZG型鐵水包運輸半掛車是為適應鋼廠內鐵水包轉運研發的新型半掛車,本型號運輸車由前后兩個車架組成(半掛車外形結構如圖1?51所示)。前車架與牽引車連接,后車架放置鐵水包。前車架與后車架通過銷軸鉸接,通過銷軸傳遞牽引力和制動力。

運輸車采用前后兩組輪軸,三點支承形式,前軸輪組可隨牽引車轉向進行轉動,其特點為車輛總長小、轉彎半徑小、各輪軸受力均勻、輪胎磨損小,加載于牽引車上的負荷小,與牽引車連接接口為標準通用型接口,可適用于多種牽引車。

江蘇海鵬特種車輛有限公司與燕山大學開發了大噸位(260t)的自行式全液壓驅動鐵水車,在工作時對場地要求低,轉向靈活,運輸平穩,安全可靠(圖1?52)。

3.碼頭集裝箱吊運車

集裝箱正面吊(圖1?53、圖1?54)由工程機械底盤、伸縮臂架、集裝箱吊具三部分組成。底盤有發動機、動力換擋變速箱、前橋、后橋、轉向系統、駕駛室、車架、配重、車輪等部件;伸縮臂架有伸縮油缸、俯仰油缸、臂架等部件;集裝箱吊具有旋轉機構、上架、連接架、底架、伸縮架、伸縮油缸、防搖油缸、側移油缸、旋鎖油缸等部件。

具體的用處:

① 將集卡上面的集裝箱卸下來;

② 將集裝箱在集裝箱堆場堆高;

③ 抓取集裝箱,移動到想要的地方;

④ 將集裝箱從堆場裝上車。

正面吊具有機動靈活、收箱速度快的特點。

4.高速鐵路大型提梁機

橋梁是在公路、鐵路、城市和農村道路建設中,為了跨越各種障礙,并承受車輛和人群載荷所修建的人工承重建筑物。隨著我國經濟的高速發展,在現代化的橋梁施工中,很多機械設備特別是一些橋梁工程的專用設備,已經代替了以往的手工操作,極大地提高了工作效率,縮短了工期。我國從1998年開始,逐步建設速度達到200km/h的高速鐵路,這種高速鐵路的出現,對橋梁建設的配套的大型工程設備提出了新的要求。如圖1?55,為燕山大學與通聯重工合作研發的一款900t雙導梁提梁機。由于提梁機不但具有起吊橋梁的功能,而且具有托運橋梁的輪胎式行走能力,因此,提梁機是重型運輸設備和大型起重設備的結合體,是一種新型的移動式重型起重運輸設備。

5.運架一體機

運架一體機是集提梁機、運梁車與架橋機三者于一體的吊梁、運梁、架梁多功能液壓載重車衍生品,與三者分開的架橋工程機械相比較,其具有以下優缺點:

① 其走行轉向系統是該機非常重要的部分,其功能繁多,結構復雜,組裝、調整難度大;

② 它的技術含量高、工藝流程先進、機械作業效率高;

③ 它可以一次性鋪設跨區間無縫線路,能夠先架梁后鋪軌,且不破壞路基。

尤其針對我國鐵路建設大量采用箱形梁、工期緊、架梁難度大的新形勢,各施工單位引進和自行研制了多種高鐵橋梁施工運架一體機,取得了很好的效果。圖1?56、圖1?57為運架一體機現場圖片。石家莊鐵道大學與天業通聯重工研發了新型運架一體機,解決了產品實時監控、故障診斷等問題,提高了產品安全性,提高了運梁車的轉向控制性能,實現了提梁機同步、防滑、協調轉向等多項功能,見圖1?58。

6.飛機牽引車

經常乘坐民航飛機出行的人都會注意到,當乘客登機完畢飛機艙門關閉后,由一輛牽引車把飛機推離登機廊橋或停機坪,直接把飛機拖到滑行道、起飛線,之后牽引車離開,飛機才開始啟動發動機、加速、起飛、升空。由于飛機本身的發動機,特別是噴氣式發動機是按照每小時幾百、上千千米的高速飛行條件而設計的,當飛機在地面上以30~40km/h,甚至低至幾千米每小時速度移動時,它們的能量利用率非常低,相比用牽引車移動同樣距離的油耗要高出幾十甚至上百倍。從成本核算角度講,使用牽引車要劃算得多。飛機牽引車是一種機場新型地面保障設備,它用以牽引飛機在停機坪、滑行道、起飛線、飛機機庫以及維修車間范圍內移動,即能牽引飛機又能頂推飛機,還可以運送機組人員及配件。

液壓飛機牽引車一般分為有桿式和無桿式兩種,圖1?59是中國國產的飛機牽引車照片。

大型載重車的應用領域廣泛,限于篇幅,除上述介紹的一部分,會在后面各章再介紹一些,但可能掛一漏萬,請讀者見諒。