第二节　液压载重车主要应用领域

随着我国经济建设的飞速发展,在军事、桥梁、机械、造船、冶金以及石油化工等各个领域,大型工程建设越来越多,重型设备及重型结构的运输安装任务急剧增加,如造船厂船体运输安装、高速铁路预制梁的运输、跨海大桥桥梁施工以及海上石油平台的运输安装等。尤其是近年来我国路桥工程走出国门,千吨级桥梁成套运载施工装备发展迅速,在国际竞争中占据了很大的优势,对重型运输机械的需求量增大,大型动力平板车作为一种运输此类设备与构件的装备显示出越来越大的作用。从目前国内外经济建设的发展趋势来看,地下隧道、井下巷道、城市轻轨、地下管廊、输气管道、火箭运输、国防装备等领域对大型液压载重车(动力平板车)的需求将逐年上升,而且对载重量的要求也不断提高。随着科学技术的进步,平板车的运输能力及技术含量在不断升级。平板车的发展使得大型设备与构件的运输与安装更加快捷、安全,也带动了经济的不断发展。因此,大型自行式液压载重车及其衍生产品,作为一种轮胎式道路和场地运输大型特种装备的交通工具,越来越受到重视,应用领域也越来越多,成为国家重大工程的国之重器。

一、液压载重车应用领域

随着高速铁路、钢铁、造船等行业的新工艺、先进施工方法的不断涌现,人们对大型钢结构件、整体桥梁部件、整台大型机械、移动仓库、火车头乃至其他领域中的航天飞机、舰艇等超大型货物的运输需求越来越大,大型液压载重车的应用领域也越来越多。

1.港口物流液压载重车(平板车)

重型液压载重车在驱动、升降、转向等重要部分中对液压技术的采用使其满足各种重型及大型货物的运输及各种超高、超大型构件的安装。由于其运载平台为平板平台形式,故简称为“平板车”。当运输对象为体积超大的物体,单个平板车无法实现运输时,可以将多个平板车进行拼接,拼接的平板车之间通过协调配合,完成一个单独的超大型平板车的功能(图1⁃18、图1⁃19)。

2.高速铁路桥梁预制箱梁运输车(运梁车)

高速铁路桥梁预制箱梁运梁车是重型平板运输车的一种特殊形式,是铁路客运专线施工建设以及物流运输行业中的重要运输工具。运梁车主要用来完成繁重、复杂和危险的混凝土预制箱梁运输任务,需要在高温、高寒、多尘、潮湿等野外现场环境下工作,它是连接铁路客运专线施工设备架桥机和提梁机之间的纽带,有时还要负责架桥机的驮运任务,在铁路客运专线建设中起到不可替代的作用。如图1⁃20中,是燕山大学与秦皇岛通联重工合作研发的高速铁路运梁车。

3.船厂用自行式液压载重车

目前船厂用平板车品种比较多,而且可以实现拼车作业。可以完成船身拼接、场内移位、船坞下水,以及超大型装备的陆海⁃海陆转运(图1⁃21至图1⁃24)。

4.煤矿大型连采设备巷道快速运输车

随着当代采煤技术的发展,煤矿采掘设备在上下井及搬家倒面时需要快速完成搬运工作,以提高工作效率。目前,国内大型煤矿大多数煤机上下井及搬家倒面时均为通过电源车为其提供能源,来爬行至新的综采工作面。大多数煤机自身行走速度有限,效率非常低,并且严重影响机器的工作寿命。煤矿设备运输车主要用于煤机的上下井运输。图1⁃25为燕山大学与连云港天明集团共同开发的巷道分体式煤矿设备运输车,其独创的单车分体结构,主要是为了适应煤矿井下巷道和特殊隧道工程使用。目前已经研发了四代产品,载重量80~150t,井下空载20km/h,重载5km/h,转弯半径小于7m。解决了井下大型采煤设备及巷道特种装备等安全快速运输的世界性难题。

5.钢厂框架车

随着钢铁工业的发展,无论从载重量还是工作便捷与高效率等方面,对运送成品、坯料、钢包以及钢渣等特重物件运输车的要求日益提高。与拖挂式平板运输车相比,自行式平板框架车因其机动灵活、位置精度高、运输周期短、费用低、可配合料篮完成转运作业、占用场地小、工作效率高等显著优点而受到用户的青睐。按照驾驶室的位置可以分为驾驶室下置式和驾驶室上置式(图1⁃26)。

6.石油化工天然气管道工程中液压载重车

石油化工和天然气工程的整体大型塔罐、整体车间的搬运,超长大直径天然气管道加工后从车间运抵施工现场,液压载重车已经成为运输主力,应用广泛(图1⁃27、图1⁃28)。

7.航空航天火箭、飞机部件运输车

航空航天的火箭和飞机整体或部件的运输现在都采用了大型液压载重车。图1⁃29为燕山大学与江苏海鹏为中国商飞研发的大型客机C919中机身快速运输车,图1⁃30是为西飞研制的Y⁃8、Y⁃20飞机机头部件快速运输车,图1⁃31是秦皇岛天业通联重工科技有限公司研制的长征火箭箭筒运输车。

8.风电核电领域液压载重车

(1)风电部件运输车

风力发电机组的桨叶、机身都需要大型液压载重车运输,特别是桨叶运输车,为了道路的通过性,除了液压独立转向系统外,往往设计成可伸缩的车身,在空载时减少对道路的占有率。图1⁃32为超长货物⁃风电桨叶运输车,图1⁃33为核电模块自动翻转运输车。

(2)轮胎式风电起重机

专用起重机,用于山地、丘陵地带风电吊装,适应道路最大坡度30%,也用于地面条件恶劣,除坑洼、湿滑外还有大角度倾斜的状况。加上设备重心高,对下车稳定、安全行走提出很高的要求。坡度超过20%时,负载上坡基本需要全驱,不能采用传统制动系统,静液压制动存在一定安全风险,需要缓速系统,解决下坡安全问题,使设备重载下坡如履平地。

针对由于路面不平频繁切换自由轮影响行驶速度问题,采取优化液压及电控系统提高响应速度,将打滑对速度影响降到最低。针对大角度倾斜问题,采取增加平衡控制,行进中调整车架平衡,减少停机调整平衡时间,提高行驶速度。如图1⁃34所示。

9.城市立交桥不断交换桥施工中液压载重车(驮桥车)

以液压载重车“SPMT”工法为核心的城市桥梁快速施工技术,将传统的以月计的交通中断时间缩短至以小时计,大大降低了对交通环境的影响。该工法的核心设备——驮运架一体液压载重车,是燕山大学笔者所在团队与北京百善重工在结合实际需求和实际的工况环境下重新设计开发的。与国外桥梁快速施工所使用的设备相比,调整和增加了很多功能用以解决现场的实际问题。从特种专用设备上讲,是国内首创、国际领先。下面是两台1000t驮桥车联合作业在北京京藏高速西关环岛不断交换桥工程中拆旧桥、换新桥,见图1⁃35和图1⁃36;图1⁃37是驮桥车在北京三元桥换桥施工中的场景。

10.隧道工程液压载重车

隧道运输车,主要用于隧道车管片、箱涵以及物料、人员的运输。隧道运输环境有其特殊性,因为隧道内道路狭窄,是唯一物流通道,车速直接决定工程的施工速度,自行式液压载重车可以减少车身长度,采用独立悬挂和独立转向,满足转向响应速度和角度的要求,车速可以达到25km/h。隧道车使用环境封闭,氧气含量不足,另外隧道内湿度大灰尘大,地面湿滑,冷热交替,对整车及配套元器件都提出了特殊要求,需要解决车辆对恶劣环境的适应问题,以及路面湿滑以及坡度大的问题(图1⁃38)。

11.南水北调工程渡槽运输施工液压载重车

渡槽作为调水工程的重要建筑物,迫切需要突破以大流量、大过流断面、大跨度为特征的超大型薄壁预应力混凝土渡槽设计及其以机械化施工装备技术为核心的技术瓶颈。郑州新大方发明研制了世界上首台套1200t超大型U形断面预应力混凝土渡槽预制以及提槽、运槽、架槽成套装备,突破了单跨千吨级U形薄壁渡槽整体预制、吊运及安装施工技术难题(图1⁃39)。

12.城市古建筑移位工程中液压载重车

城市建设中古建筑保护往往通过移位实现,采用液压载重车的工艺后,大大提高了施工效率,缩短工期,降低成本。

以海南英迪格滨海酒店迁移工程为例,英迪格滨海酒店迁移项目位于海南省文昌市龙楼镇彩虹大道南侧,该平移工程迁移建筑为地上二层,地上建筑为原来的精品酒店,建筑结构为钢筋混凝土框架结构,迁移建筑物建筑面积为6300m2,檐口高度8.0m,上部结构荷载约14000t。通过连廊将建筑物切割为7块进行分块迁移,迁移水平距离为720m,迁移竖向距离为6.0m。采用SPMT全转向平板车(最大SPMT 4纵列36轴)将建筑物迁移至新建地下室顶板,迁移过程中对地下室顶板产生较大的点荷载为1100kN,面荷载为150kN/m2。本次的迁移工作在体积、重量、迁移长度、技术含量等方面都属于国内首创(图1⁃40)。

13.跨海大桥的提运架成套桥梁施工装备

在全球范围内跨海大桥项目越来越多,且随着我国国民经济的迅速发展,国内跨海大桥项目亦将不断增加,这必将促进大跨度预制简支箱梁施工工艺及配套装备新技术发展,促进大跨度预制简支箱梁提运架施工装备进一步推广应用。

(1)杭州湾跨海大桥和韩国仁川大桥

在2005年前后建设的中国杭州湾大桥以及韩国仁川大桥,均采用了整孔预制架设的施工工法完成双幅混凝土桥梁的施工,其最大预制混凝土箱梁达50m跨、1400t,同时也是世界范围内首次将架桥机的施工能力突破50m、1000t(图1⁃41)。

港珠澳大桥的施工以大跨距钢梁节段拼装工艺,驳船运输,以浮吊和桥面吊机施工为主。

(2)科威特海湾大桥

中国在大型跨海大桥的建设和装备制造上已经稳居世界前列,特别是参与了两座科威特海湾大桥的建设:一桥是从科威特首都科威特城出发,跨越科威特海湾至苏比亚地区的苏比亚海湾大桥;二桥是科威特⁃多哈海湾大桥。两座跨海大桥的施工装备分别由郑州新大方重工科技有限公司和秦皇岛天业通联重工科技有限公司在国际市场夺标(图1⁃42、图1⁃43)。

一桥参与设备竞标的公司有德国DEAL、意大利IDEN、挪威NRS、英国DORMAN LONG等。郑州新大方在韩国现代国际招标中以技术第一名胜出,为该项目提供以下全套预制吊装设备:2×900t轮胎吊2套,分别位于预制场和码头;1800t路基运梁车1台,完成箱梁从预制场到码头的运输;1800t架桥机、1800t桥面运梁车各1台;1100t栈桥吊1台,位于南岛,将驳船运输箱梁提升到南岛上的桥面运梁车。

我国秦皇岛天业通联公司针对二桥的施工方案、施工技术和施工装备需求,通过国际投标取得了为二桥(科威特⁃多哈海湾大桥)工程建设研究、开发、提供一套1700t级的超大型“架、运、提”成套装备与技术的资格。主要任务是解决该大桥最大60m跨度双幅、变幅、变跨、小曲线箱形PC梁整幅预制、整幅装车、整幅桥上运输、整幅桥上架设的海湾大桥建设施工难题。提供1700t/60m跨度、双幅、变幅、变跨式架桥机一套,1700t/60m跨度、双幅、变幅、变跨式轮胎式运梁车一套,1700t/60m箱形PC梁提梁机一套。

科威特海湾大桥设计采用60m跨、1700~1800t双幅预制混凝土箱梁,施工工法采用架桥机施工,这预示我国企业再一次刷新架桥机施工的新纪录,成功挑战千吨级全套预制架设施工装备的研制与施工,使大型桥梁运架提成套施工设备处于国际领先地位。

科威特海湾大桥工程中的成功应用,刷新了大型桥梁整孔预制架设施工的世界纪录,将我国大型桥梁施工提、运、架成套装备的自主研发水平提升到了新的高度,对提高工程的建设质量及加快建设步伐具有深远的历史意义。同时使我国这一领域的装备制造业达到国际一流水平,也为该类设备的出口创汇开辟了新途径。

(3)加拿大跨海大桥桥墩运输车

加拿大跨海桥梁预制桥墩运输装备:车辆载重,1000t;轴线数量,5轴线。如图1⁃44所示。

二、液压载重车衍生产品应用领域

下面就一些常见衍生产品及其型谱进行介绍。

1.高空作业领域的高空作业车

高空作业车能悬伸作业、跨越一定的障碍或在一处升降,可进行多点作业;平台载重量大,可供两人或多人同时作业并可搭载一定的设备;升降平台移动性好,转移场地方便;外形美观,适于室内外作业和存放。适用于车站、码头、商场、体育场馆、小区物业、厂矿车间等大范围作业。高空作业车大体有折叠臂、伸缩臂、混合臂、自行式四个系列。图1⁃45是海鹏ZQG系列自驱动高空作业车,表1⁃1为其型谱。

　　注:1in=25.4mm。

图1⁃46为特雷克斯公司的高空作业车,表1⁃2为其型谱。

2.钢铁冶金行业的液压载重车衍生产品

冶金行业是一个原料、产品运输密集型的行业,采用冶金起重机配合大型专用特种运输车辆进行无轨运输可以很好地解决钢铁工业车间内材料复杂多变、钢铁温度极高、成品体积超大等运输问题。

(1)抱罐车

抱罐车是为冶金钢渣运输量身定做的产品,它的载重能力、长度和宽度是根据用户的渣罐尺寸、容积和现场操作环境而定。抱罐车的载重能力可从25t至150t。

抱罐车的特点是不需其他吊重设备,使用车辆本身的倾翻大臂便能进行抱罐和翻罐的动作,可从地面上或小台上把罐抱到抱罐车上,可作180°倾翻渣罐,减少作业人数和工具设备的数量,性能高、可靠性高和操作安全性高,操作简易、效率高。

抱罐车有如下类型:

① 整体式　如图1⁃47,整体式抱罐车的优点:整体式设计,车身长度和宽度较紧凑;由于设计紧凑,所以行走和操作的灵活性较高;整车的保护性能很好,安全性高;倾翻角度可达180°。

② 铰接式　如图1⁃48,铰接式抱罐车的优点:整车的保护性较好,安全性较高;驾驶员有良好视野,操作较舒适;倾翻角度可达180°。

③ U形框架式　如图1⁃49,U形框架式抱罐车的优点:整车的高度较低,所以重心也较低;由于重心低,所以操作时稳定性较高;适合对操作环境高度有要求的地方,如厂房进出口和抱罐高度低的地方;整车结构简单;维修保养容易。

天业通联重工抱罐车见图1⁃50。

表1⁃3为燕山大学与海鹏共同开发生产的钢渣车的型谱。

(2)铁水车

TZG型铁水包运输半挂车是为适应钢厂内铁水包转运研发的新型半挂车,本型号运输车由前后两个车架组成(半挂车外形结构如图1⁃51所示)。前车架与牵引车连接,后车架放置铁水包。前车架与后车架通过销轴铰接,通过销轴传递牵引力和制动力。

运输车采用前后两组轮轴,三点支承形式,前轴轮组可随牵引车转向进行转动,其特点为车辆总长小、转弯半径小、各轮轴受力均匀、轮胎磨损小,加载于牵引车上的负荷小,与牵引车连接接口为标准通用型接口,可适用于多种牵引车。

江苏海鹏特种车辆有限公司与燕山大学开发了大吨位(260t)的自行式全液压驱动铁水车,在工作时对场地要求低,转向灵活,运输平稳,安全可靠(图1⁃52)。

3.码头集装箱吊运车

集装箱正面吊(图1⁃53、图1⁃54)由工程机械底盘、伸缩臂架、集装箱吊具三部分组成。底盘有发动机、动力换挡变速箱、前桥、后桥、转向系统、驾驶室、车架、配重、车轮等部件;伸缩臂架有伸缩油缸、俯仰油缸、臂架等部件;集装箱吊具有旋转机构、上架、连接架、底架、伸缩架、伸缩油缸、防摇油缸、侧移油缸、旋锁油缸等部件。

具体的用处:

① 将集卡上面的集装箱卸下来;

② 将集装箱在集装箱堆场堆高;

③ 抓取集装箱,移动到想要的地方;

④ 将集装箱从堆场装上车。

正面吊具有机动灵活、收箱速度快的特点。

4.高速铁路大型提梁机

桥梁是在公路、铁路、城市和农村道路建设中,为了跨越各种障碍,并承受车辆和人群载荷所修建的人工承重建筑物。随着我国经济的高速发展,在现代化的桥梁施工中,很多机械设备特别是一些桥梁工程的专用设备,已经代替了以往的手工操作,极大地提高了工作效率,缩短了工期。我国从1998年开始,逐步建设速度达到200km/h的高速铁路,这种高速铁路的出现,对桥梁建设的配套的大型工程设备提出了新的要求。如图1⁃55,为燕山大学与通联重工合作研发的一款900t双导梁提梁机。由于提梁机不但具有起吊桥梁的功能,而且具有托运桥梁的轮胎式行走能力,因此,提梁机是重型运输设备和大型起重设备的结合体,是一种新型的移动式重型起重运输设备。

5.运架一体机

运架一体机是集提梁机、运梁车与架桥机三者于一体的吊梁、运梁、架梁多功能液压载重车衍生品,与三者分开的架桥工程机械相比较,其具有以下优缺点:

① 其走行转向系统是该机非常重要的部分,其功能繁多,结构复杂,组装、调整难度大;

② 它的技术含量高、工艺流程先进、机械作业效率高;

③ 它可以一次性铺设跨区间无缝线路,能够先架梁后铺轨,且不破坏路基。

尤其针对我国铁路建设大量采用箱形梁、工期紧、架梁难度大的新形势,各施工单位引进和自行研制了多种高铁桥梁施工运架一体机,取得了很好的效果。图1⁃56、图1⁃57为运架一体机现场图片。石家庄铁道大学与天业通联重工研发了新型运架一体机,解决了产品实时监控、故障诊断等问题,提高了产品安全性,提高了运梁车的转向控制性能,实现了提梁机同步、防滑、协调转向等多项功能,见图1⁃58。

6.飞机牵引车

经常乘坐民航飞机出行的人都会注意到,当乘客登机完毕飞机舱门关闭后,由一辆牵引车把飞机推离登机廊桥或停机坪,直接把飞机拖到滑行道、起飞线,之后牵引车离开,飞机才开始启动发动机、加速、起飞、升空。由于飞机本身的发动机,特别是喷气式发动机是按照每小时几百、上千千米的高速飞行条件而设计的,当飞机在地面上以30~40km/h,甚至低至几千米每小时速度移动时,它们的能量利用率非常低,相比用牵引车移动同样距离的油耗要高出几十甚至上百倍。从成本核算角度讲,使用牵引车要划算得多。飞机牵引车是一种机场新型地面保障设备,它用以牵引飞机在停机坪、滑行道、起飞线、飞机机库以及维修车间范围内移动,即能牵引飞机又能顶推飞机,还可以运送机组人员及配件。

液压飞机牵引车一般分为有杆式和无杆式两种,图1⁃59是中国国产的飞机牵引车照片。

大型载重车的应用领域广泛,限于篇幅,除上述介绍的一部分,会在后面各章再介绍一些,但可能挂一漏万,请读者见谅。