CN201351084Y - 双机负重行走式液压数控跨缆吊机 - Google Patents

Abstract

一种双机负重行走式液压数控跨缆吊机，包括2套负重行走式液压数控跨缆吊机及控制***，每套负重行走式液压数控跨缆吊机包括横向桁架主梁、安装在横向桁架主梁两端的两套步履式负重行走装置、液压提升设备及吊具扁担四部分；每套步履式负重行走装置由导轨、行走机构钢构架、m台牵引千斤顶、4n台荷载转换千斤顶、支撑拉杆、行走滚轮支架和P台导轨行走千斤顶组成，各部件之间采用销轴连接；其控制***是由1个主控台、Y个现场控制器、Y个泵站、Y个泵站起动箱以及数据采集***、若干数据线及通信线组成的分布式计算机网络控制***；该跨缆吊机起重力大、工作效率高、稳定性好；在跨缆吊机负重行走时，其控制***能对各个千斤顶进行有效同步控制。

Description

双机负重行走式液压数控跨缆吊机

技术领域：

本实用新型涉及一种大跨度悬索桥机械化施工设备，特别是一种能解决悬索桥横向桁架主梁段水平运输的悬索桥主梁架设设备。

背景技术：

跨缆吊机是“悬索桥主梁专用架设设备”，经过百年来不断的改进和完善已成为最安全、可靠的架梁设备，目前跨缆吊机的单台起重力已达500t，传统的悬索桥主梁架设方法为采用单机单吊液压跨缆吊机，该单机单吊跨缆吊机的功能仅仅是垂直起吊，悬索桥横向桁架主梁段的水平运输主要是通过江河海峡船运，边跨则采用钢丝绳牵引荡移，即首先使跨缆吊机空载行走到适当位置，然后利用船舶运送梁段到其下方，再让跨缆吊机竖直起梁段后架设主梁。

随着悬索桥跨径愈来愈大，使用单机单吊液压跨缆吊机架设悬索桥主梁的施工方法则存在着诸多不便：1、吊装节段长度短、总段数多、工期长；2、采用单台吊机吊梁时工作稳定性差，主梁容易出现扭转和横向偏离，如果吊装过程中遇大风袭击则梁段的安全性将很难保证；3、适应范围窄，不能解决水平运输悬索桥横向桁架主梁段到指定主梁架设位置的架桥施工的需要：随着中国交通事业的不断发展，拟架设桥梁的地形复杂，特别是在浅滩山区等地架设的悬索桥，悬索桥横向桁架主梁段的水平运输(即：将悬索桥横向桁架主梁段运输到拟架设桥的下方)十分困难，严重影响主梁架设。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种起重力大、工作效率高、稳定性好、架设悬索桥主梁用双机负重行走式液压数控跨缆吊机，以解决悬索桥横向桁架主梁段水平运输困难的问题。

解决上述技术问题的技术方案是：一种双机负重行走式液压数控跨缆吊机，包括2套负重行走式液压数控跨缆吊机及控制***，每套负重行走式液压数控跨缆吊机包括横向桁架主梁、安装在横向桁架主梁两端的两套步履式负重行走装置、液压提升设备及吊具扁担四部分；

所述的横向桁架主梁是由H型钢焊接的桁架两端分别连接双门字形负重梁构成，桁架的空间有用于安放收线盘、液压泵站和主控台及施工人员的工作平台；双门字形负重梁的顶部设有销轴；

每套步履式负重行走装置由导轨、行走机构钢构架、m台牵引千斤顶、4n台荷载转换千斤顶、支撑拉杆、行走滚轮支架和P台导轨行走千斤顶组成，各部件之间采用销轴连接；导轨底面设有用于与主缆配合、骑在主缆上的三个半圆弧支撑脚，行走机构钢构架顶部设有与销轴动配合的轴孔、两端底部各设有一个用于抱紧主缆的支撑索夹；4n台荷载转换千斤顶的缸头分别与行走机构钢构架的四个顶角铰接，4n台荷载转换千斤顶的活塞杆顶端分别与四个行走滚轮支架铰接，各行走滚轮支架与支撑拉杆的一端铰接，支撑拉杆的另一端与行走机构钢构架铰接，行走滚轮支架的下端设有沿导轨滚动的联排滚轮；导轨行走千斤顶的缸头与行走机构钢构架的中部铰接，导轨行走千斤顶的活塞顶端与导轨端头铰接；牵引千斤顶的一端与行走机构钢构架铰接，牵引千斤顶另一端通过牵引钢绞线与固定在主缆的抱箍连接；

安装使用时，横向桁架主梁的双门字形负重梁的水平中心线平行于主缆，构成平行于主缆的通行猫道，液压提升设备的2q台液压提升千斤顶对称主缆横跨猫道安装在双门字形负重梁上；吊具扁担的两端通过提升钢绞线与对称主缆横跨猫道的液压提升千斤顶的活塞杆顶端连接，吊具扁担的中心通过连接销与待吊装的悬索桥钢桁梁段连接，步履式负重行走装置的行走机构钢构架通过销轴与双门字形负重梁铰接，所述步履式负重行走装置的m台牵引千斤顶、4n台荷载转换千斤顶、p台导轨行走千斤顶以及液压提升设备的2q台液压提升千斤顶分别与控制***的电路及液压管路连接并受其控制；上述m、n、p、q的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4。

所述双机负重行走式液压数控跨缆吊机的控制***是由1个主控台、Y个现场控制器、Y个泵站、Y个泵站起动箱以及数据采集***、若干数据线及通信线组成的分布式计算机网络控制***；

所述的主控台是带有监控软件以实现***监控和数据管理的主控计算机，包括1台作为主控制器的可编程控制器和一台工业电脑，数据在可编程控制器和工业电脑中通过数据电缆进行交换；

所述的现场控制器由一个写入了逻辑控制主程序和同步调节子程序的可编程控制器组成，每个泵站配置一个现场控制器及一个泵站起动箱，泵站起动箱负责大小电机的起动停止，每个现场控制器可控制2q台提升千斤顶、m台牵引千斤顶、P台导轨行走千斤顶、4n台荷载转换千斤顶；Y个现场控制器分别安装在Y个液压泵站上，并通过实时网络与主控台相连；

所述的数据采集***包括安装在各千斤顶主顶上用于检测活塞位移的位移传感器、检测进油口压力的压力传感器，以及安装在上下锚具上用于检测锚具松紧状态的接近开关组，位移传感器、压力传感器，接近开关组分别通过控制电缆与现场控制器连接，所有检测及控制信号经过通信单元传送到主控计算机；主控计算机根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照一定的控制程序和算法，决定油缸的动作程序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制比例阀开口的大小，驱动油缸以规定的速度伸缸或缩缸，从而实现千斤顶的同步控制，上述m、n、p、q和Y的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4，Y为4、8、12或16。

本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机的有益效果是：

一、本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机起重力大、工作效率高、稳定性好、安全度高。

①起重力大、工作效率高、安全度高：本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机是现代化的、采用数控液压技术的架设悬索桥专用设备，采用双机同步工作远比其他单机工作的安全度高，体现“以人为本”。

②稳定性好、安全度高：对于位于山谷中的悬索桥，在主桁安装过程以及吊杆悬挂状态中，必然要遭遇到山谷中阵风袭击，这是主桁施工安全的要害所在，采用双机负重行走式液压数控跨缆吊机稳定性好，因而安全度高。

③功能齐全，质量有保证：本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机具有能完成垂直、水平运行两种功能；便于操作和管理，容易形成流水作业面，通过重复的工艺提高工人熟练程度，质量有保证。

④经济合理：本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机用于架设悬索桥主梁施工时只采用一套设备(4台跨缆吊机单机)，其附加设备少，这套性能全面和卓越的专用设备，能在各种类型悬索桥中重复使用，成本可以不断回收，十分经济合算。

二、本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机的控制***具有如下有益效果：

1、可控性高，能对双机负重行走式液压数控跨缆吊机的各个千斤顶进行有效控制，包括：提升同步控制、两台跨缆吊机行走的同步性——牵引同步控制、负载转换均衡控制和超压保护控制。

2、***配置合理，具有远程可控性和实时性，操作简便，既能远程控制，也能就地控制。

本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机的控制***对千斤顶的控制是一种***控制，包含远程控制模式和就地控制模式，因而运用该跨缆吊机控制***既可以很方便地让用户远程起动、停止泵站、远程调节泵站的流量、压力以及控制泵站完成各种动作(如主油缸的伸、缩缸；上下夹持器的紧与松等)。在监控计算机授权后，下位机即：现场控制器就能进行就地控制，现场操作人员可对已授权的顶和泵进行自动及手动操作。

3、采用分布式结构，设计功能强大、容错能力强，可靠性高，安全性好。

本实用新型双机负重行走式液压数控跨缆吊机的控制***由上位机和下位机组成。上位机(主控计算机)使用工控机，完成组态软件的设计和开发，实现整个***的监控和数据检测。

下位机(现场控制器)采用功能强大、可靠性高、维护方便且抗干扰能力强的可编程控制器。现场控制器分散在各液压泵站上，通过实时网络与主控计算机相连。这是一种使用令牌总线通信的网络，网络中的每个节点都可作为主站进行数据的发送和接收。在联机状态下，所有的操作均由主控计算机完成，现场控制器只能进行急停操作；在脱机状态下，每个现场控制器可对2q台提升千斤顶、m台牵引千斤顶、P台导轨行走千斤顶、4n台荷载转换千斤顶中的任何一台或多台进行自动、手动等操作。

通过设置数据链接表可自动完成监控计算机和现场控制器之间的数据链接，这种总线型拓扑结构具有较大的灵活性，易于扩充和维护，满足了***可扩展性要求。

由于采用了分布式控制技术，可确保整个网络不会因某个站点故障而崩溃，提高了***的稳定性。同时远程监控计算机、现场控制器均设有紧急制动键实现紧急停止，确保***安全。

组态软件实现了不同级别的***管理权限，***操作员可以选择操作模式，查看趋势曲线及报表等；***工程师可以根据实际情况对监控软件和下位机软件进行修改。取得权限的操作人员能在中央控制室实现对任何一台千斤顶及泵站的单独操作或联机操作，在自动运行状态下所有的手动操作不起作用，有效防止误操作。

4、扩展性、适应性强：

由于采用了分布式结构，可根据每个工程的具体要求进行硬件配置，同时通过软件可以现场对硬件配置进行“逻辑组合”，极大地提高了控制***的适应性。

5、人机界面友好

***的各种状态如伸缸、缩缸均显示在屏幕上，并实时显示每台顶的位移及每个泵站的压力值。同时通过界面可对比例阀的开口值进行修改，从而调节其比例阀输出的流量大小，还可以通过界面设定每台顶的最高压力，如某一台顶达到其设定压力，***报警并停止工作，以起到对整个***及构件的安全、保护。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之双机负重行走式液压数控跨缆吊机的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1：双机负重行走式液压数控跨缆吊机结构及使用状态示意图；

图2：步履式负重行走装置结构示意图；

图3：行走机构钢构架结构示意图；

图4：导轨结构示意图；

图5：横向桁架主梁结构示意图；

图6：横向桁架主梁与步履式负重行走装置铰接示意图；

图7：横向桁架主梁与步履式负重行走装置组合示意图；

图8：实施例一所述双机负重行走式液压数控跨缆吊机控制***框图；

图9：实施例一所述双机负重行走式液压数控跨缆吊机控制***的一个泵站液压原理图。

图中：

1-铰接钢性连接杆，2-步履式负重行走装置，3-索夹，4-吊杆夹具，5-提升钢绞线，6-吊具扁担，7-钢桁梁段，8-液压提升设备，9-横向桁架主梁，10-主缆，11-导轨，12-导轨行走千斤顶，13-荷载转换千斤顶，14-行走机构钢构架，15-销轴，16-牵引千斤顶，17-支撑拉杆，18-行走滚轮支架轴孔，19-轴孔，20-支撑索夹，21-导轨的支撑脚，22-桁架，23-双门字形负重梁，24-牵引钢绞线，25-液压提升千斤顶，26-收线盘。

具体实施方式：

实施例一：

一种双机负重行走式液压数控跨缆吊机，包括2套跨缆吊机及控制***，所述的跨缆吊机是负重行走式液压数控跨缆吊机，每套负重行走式液压数控跨缆吊机包括横向桁架主梁9、安装在横向桁架主梁9两端的两套步履式负重行走装置2、液压提升设备8及吊具扁担6四部分(参见图1)；

所述的横向桁架主梁9是由H型钢焊接的桁架22两端分别连接双门字形负重梁23构成，桁架的空间有用于安放收线盘26、液压泵站和主控台及施工人员的工作平台；双门字形负重梁23的顶部设有销轴15(参见图5)；

每套步履式负重行走装置2由导轨11、行走机构钢构架14、1台牵引千斤顶16、4台荷载转换千斤顶13、支撑拉杆17、行走滚轮支架18和1台导轨行走千斤顶12组成，各部件之间采用销轴连接；导轨11底面设有用于与主缆10配合、骑在主缆上的三个半圆弧支撑脚21，行走机构钢构架14顶部设有与销轴15动配合的轴孔19、两端底部各设有一个用于抱紧主缆10的支撑索夹20；4台荷载转换千斤顶13的缸头分别与行走机构钢构架14的四个顶角铰接，4台荷载转换千斤顶13的活塞杆顶端分别与四个行走滚轮支架18铰接，各行走滚轮支架18与支撑拉杆17的一端铰接，支撑拉杆17的另一端与行走机构钢构架14铰接，行走滚轮支架18的下端设有沿导轨滚动的联排滚轮；导轨行走千斤顶12的缸头与行走机构钢构架14的中部铰接，导轨行走千斤顶12的活塞顶端与导轨11端头铰接；牵引千斤顶16的一端与行走机构钢构架14铰接，牵引千斤顶另一端通过牵引钢绞线24与固定在主缆10的抱箍连接(参见图2-图4、图6-图7)；

安装使用时，横向桁架主梁的双门字形负重梁23的水平中心线平行于主缆10，构成平行于主缆10的通行猫道，液压提升设备8的两台液压提升千斤顶25对称主缆10横跨猫道安装在双门字形负重梁23上；吊具扁担6的两端通过提升钢绞线5与对称主缆10横跨猫道的液压提升千斤顶25的活塞杆顶端连接，吊具扁担6的中心通过提升钢绞线5与待吊装的悬索桥钢桁梁段7连接，步履式负重行走装置2的行走机构钢构架14通过销轴15与双门字形负重梁23铰接(参见图2-图4、图6-图7)；所述步履式负重行走装置的牵引千斤顶16、4个荷载转换千斤顶13、导轨行走千斤顶12以及液压提升设备8的两台液压提升千斤顶分别与控制***的电路及液压管路连接并受其控制。

如图8、图9所示：所述双机负重行走式液压数控跨缆吊机的控制***是由主控台、4个现场控制器、4个泵站、4个泵站起动箱以及数据采集***和数据线组成的分布式计算机网络控制***；每个泵站配置一个现场控制器及一个泵站起动箱，该泵站起动箱负责大小电机的起动停止；

所述的主控台是带有监控软件以实现***监控和数据管理的主控计算机，包括1台作为主控制器的可编程控制器和一台工业电脑，数据在可编程控制器和工业电脑中通过数据电缆进行交换；***的操作均可在监控画面上进行，***各种状态均显示在屏幕上，并实时显示每台顶的位移及每个泵站的压力值；同时通过界面可对比例阀的开口值进行修改，从而调节其比例阀输出的流量大小，还可以通过界面设定每台顶的最高压力，如某一台顶达到其设定压力，***报警并停止工作，以起到对整个***及构件的安全保护。也可以切换到就地控制方式，由泵站上的现场控制箱对该泵站进行现场操作。

所述的现场控制器由一个写入了逻辑控制主程序和同步调节子程序的可编程控制器组成；每个现场控制器均可检测及控制2台提升顶、1台牵引顶、1台导轨行走千斤顶、4台荷载转换顶；同时将所有的数据传送到主控台。面板上安装急停开关、远程/就地选择开关、控制按钮、报警指示灯、状态指示灯等；在远程控制状态下，现场控制箱只能进行停止操作；在就地控制状态下，现场控制箱方可对本泵站上的所有顶进行自动、手动操作。

所述的数据采集***包括安装在各千斤顶主顶上的各种传感器：

①压力传感器：在操作过程中，在每台顶上安装一个压力传感器监视该顶的载荷变化；

②位移传感器：在每台千斤顶上安装1个位移传感器用于检测活塞位移；

③接近开关：安装在提升顶及牵引顶上用于主顶的位置检测及上下夹持器的状态检测；

数据采集***的位移传感器、压力传感器，接近开关组分别通过控制电缆与现场控制器连接，所有检测及控制信号经过通信单元传送到主控计算机；主控计算机根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照一定的控制程序和算法，决定油缸的动作顺序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制比例阀开口的大小，驱动油缸以规定的速度伸缸或缩缸，从而实现千斤顶的同步控制，各现场控制器之间采用通信单元通信，所有检测及控制信号经过通信单元传送到主控计算机；主控计算机根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照一定的控制程序和算法，决定油缸的动作顺序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制比例阀开口的大小，驱动油缸以规定的速度伸缸或缩缸，从而实现千斤顶的同步控制。

作为本实用新型实施例的一种变换，所述的写入了逻辑控制主程序和同步调节子程序的可编程控制器的数量Y可以增加，一般为4的倍数、其取值范围是：Y为4、8、12或16；相对应的液压泵站以及泵站起动箱的数量也可以增加或减少，一般是一个液压泵站配置一个现场控制器及一个泵站起动箱；该泵站起动箱负责大小电机的起动停止；

每个现场控制器控制的提升千斤顶、牵引千斤顶、导轨行走千斤顶、荷载转换千斤顶的台数也可以增加或减少，一般每个现场控制器可控制2q台提升千斤顶、m台牵引千斤顶、P台导轨行走千斤顶、4n台荷载转换千斤顶；Y个现场控制器分别安装在Y个液压泵站上，并通过实时网络与主控台相连。

上述m、n、p、q和Y的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4，Y为4、8、12或16。

作为本实用新型实施例的一种变换，本实用新型的主控计算机和现场控制器上均安装有起安全作用的急停开关。

Claims (3)

1.一种双机负重行走式液压数控跨缆吊机，其特征在于：它包括2套负重行走式液压数控跨缆吊机及其控制***，所述的每套负重行走式液压数控跨缆吊机包括横向桁架主梁(9)、安装在横向桁架主梁(9)两端的两套步履式负重行走装置(2)、液压提升设备(8)及吊具扁担(6)四部分；

所述的横向桁架主梁(9)是由H型钢焊接的桁架(22)两端分别连接双门字形负重梁(23)构成，桁架的空间有用于安放收线盘(26)、液压泵站和主控台及施工人员的工作平台；双门字形负重梁(23)的顶部设有销轴(15)；

每套步履式负重行走装置(2)由导轨(11)、行走机构钢构架(14)、m台牵引千斤顶(16)、4n台荷载转换千斤顶(13)、支撑拉杆(17)、行走滚轮支架(18)和P台导轨行走千斤顶(12)组成，各部件之间采用销轴连接；导轨(11)底面设有用于与主缆(10)配合、骑在主缆上的三个半圆弧支撑脚(21)，行走机构钢构架(14)顶部设有与销轴(15)动配合的轴孔(19)、两端底部各设有一个用于抱紧主缆(10)的支撑索夹(20)；4n台荷载转换千斤顶(13)的缸头分别与行走机构钢构架(14)的四个顶角铰接，4n台荷载转换千斤顶(13)的活塞杆顶端分别与四个行走滚轮支架(18)铰接，各行走滚轮支架(18)与支撑拉杆(17)的一端铰接，支撑拉杆(17)的另一端与行走机构钢构架(14)铰接，行走滚轮支架(18)的下端设有沿导轨滚动的联排滚轮；导轨行走千斤顶(12)的缸头与行走机构钢构架(14)的中部铰接，导轨行走千斤顶(12)的活塞顶端与导轨(11)端头铰接；牵引千斤顶(16)的一端与行走机构钢构架(14)铰接，牵引千斤顶另一端通过牵引钢绞线(24)与固定在主缆(10)的抱箍连接；

安装使用时，横向桁架主梁的双门字形负重梁(23)的水平中心线平行于主缆(10)，构成平行于主缆(10)的通行猫道，液压提升设备(8)的2q台液压提升千斤顶(25)对称主缆(10)横跨猫道安装在双门字形负重梁(23)上；吊具扁担(6)的两端通过提升钢绞线(5)与对称主缆(10)横跨猫道的液压提升千斤顶(25)的活塞杆顶端连接，吊具扁担(6)的中心通过连接销与待吊装的悬索桥钢桁梁段(7)连接，步履式负重行走装置(2)的行走机构钢构架(14)通过销轴(15)与双门字形负重梁(23)铰接，所述步履式负重行走装置的m台牵引千斤顶(16)、4n台荷载转换千斤顶(13)、p台导轨行走千斤顶(12)以及液压提升设备(8)的2q台液压提升千斤顶分别与控制***的电路及液压管路连接并受其控制；上述m、n、p、q的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4。

2.根据权利要求1所述的双机负重行走式液压数控跨缆吊机，其特征在于：所述双机负重行走式液压数控跨缆吊机的控制***是由1个主控台、Y个现场控制器、Y个泵站、Y个泵站起动箱以及数据采集***、若干数据线及通信线组成的分布式计算机网络控制***；

所述的主控台是带有监控软件以实现***监控和数据管理的主控计算机，包括1台作为主控制器的可编程控制器和一台工业电脑，数据在可编程控制器和工业电脑中通过数据电缆进行交换；

所述的现场控制器由一个写入了逻辑控制主程序和同步调节子程序的可编程控制器组成，每个泵站配置一个现场控制器及一个泵站起动箱，泵站起动箱负责大小电机的起动停止，每个现场控制器可控制2q台提升千斤顶、m台牵引千斤顶、P台导轨行走千斤顶、4n台荷载转换千斤顶；Y个现场控制器分别安装在Y个液压泵站上，并通过实时网络与主控台相连；

所述的数据采集***包括安装在各千斤顶主顶上用于检测活塞位移的位移传感器、检测进油口压力的压力传感器，以及安装在上下锚具上用于检测锚具松紧状态的接近开关组，位移传感器、压力传感器，接近开关组分别通过控制电缆与现场控制器连接，所有检测及控制信号经过通信单元传送到主控计算机；主控计算机根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照一定的控制程序和算法，决定油缸的动作顺序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制比例阀开口的大小，驱动油缸以规定的速度伸缸或缩缸，从而实现千斤顶的同步控制，上述m、n、p、q和Y的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4，Y为4、8、12或16。

3.根据权利要求2所述的双机负重行走式液压数控跨缆吊机，其特征在于：所述双机负重行走式液压数控跨缆吊机控制***的主控计算机和现场控制器上均设有能实现紧急停止的紧急制动键。

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