中铁十局集团第四工程有限公司 江苏省南京市 210046
摘要：随着我国高铁建设的推进，大部分箱梁吊装设备已服役10多年，已进入“老龄化”阶段，伴随而来的是各式各样的故障和风险，本文针对MDEL900B搬运机卷扬机在重载下落过程中出现的溜钩现象进行分析，对可能产生溜钩的几种情况及部分措施进行了分析，以期能够为行业技术和操作人员提供参考。
关键词：箱梁；搬运机；溜钩；液压系统；分析
国内900吨轮胎式搬运机研制单位较多，所研制的搬运机主体结构形式基本相同，主要由主梁、门腿、走行车架、走行转向机构、天车、电气控制系统、液压系统等部分组成。其中液压系统为整体提供动力，主要由位于动力舱的液压泵、卷扬马达、行走马达、转向及均衡/支腿油缸、电磁阀及管路等几大部分组成。
MDEL900型轮胎式搬运机（图1）是大型的起重设备，适用于高速铁路或客运专线20m、24m及32m双线整孔预制混凝土箱梁的吊运作业，还可以用于预制梁场箱梁预扎钢筋和内模的整体吊装。
整机液压系统通过大功率柴油机驱动液压油泵，在微电控制系统的控制下，液压泵输出液压油通过电磁比例阀经油管驱动马达或油管工作。行走、转向和起升采用电液比例阀控制，可以无级调速，实现了轮胎搬运机在整个工作过程中速度保持平稳的变化，确保整机平稳起动和平稳制动，冲击小，安全性好。
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图1.MDEL900型轮胎式搬运机
我公司购置有几台900吨轮胎式搬运机，在使用过程中遇到过各种问题，其中卷扬机在重载下落过程中出现的“溜钩”最为危险，下面笔者对这类问题的处理进行分析。
一、吊梁作业流程
箱梁由4台卷扬机提升，其中两台卷扬机共用一根钢丝绳，另外两台卷扬机采用两根单独的钢丝绳，根据四点起吊、三点平衡吊装原理，可以保证起吊过程中箱梁载荷的均衡分布。
搬运机行驶至待吊装箱梁上方，降落吊具，将八根吊杆分别插入箱梁的吊装孔内，吊杆下部安装垫板及吊装螺母，使其达到一致高度，起升吊钩，将箱梁提升到指定高度，调整整机走行轮方向，将箱梁运送至指定位置，吊钩下降，与存梁台座或运梁车进行精确对位，将箱梁摆放到指定位置，取吊钩，吊装完成。
二、溜钩现象
MDEL900型搬运机为确保安全，在起升机构设置了三级制动：分别是盘式制动器制动（低速制动）、高速制动器制动、马达制动，用来保证箱梁在起吊过程中不滑落，使起升系统有足够的安全性。当MDEL900型搬运机卷扬起升机构失速时，即重载吊梁下落时，梁片不受控制自由下落，卷扬机在梁片自重载荷作用下向落钩方向高速转动，这个现象称之为“溜钩”。
搬运机空载时负载很小，不会出现“溜钩”现象，搬运机一般是在重载吊梁开始下降那一瞬间出现卷扬机构失速，即“溜钩”。“溜钩”对于搬运机来说是一种很危险的故障现象，出现“溜钩”时，现场操作人员必须立即按下急停开关，让制动系统立即起作用，防止箱梁继续自由下落，而紧急制动存在对搬运机造成较大冲击而损坏液压元件和机械结构件的风险。预防溜钩现象或者在搬运机出现溜钩后对卷扬起升机构及时进行处理显得十分重要。
三、造成溜钩的原因分析
（一）液压系统故障
MDEL900型搬运机的起升动作由发动机带动液压泵驱动液压马达再带动减速机和卷扬机实现，液压卷扬起升回路通过开式系统的高压变量泵供油给变量马达和减速机，如图2所示。卷扬机构的控制由EPEC控制电磁比例阀驱动卷筒马达工作，可实现卷扬机的无级调速。液压系统中的平衡阀结构内部油道不同，对液压油清洁度要求不同，液压系统使用平衡阀对液压油清洁度要求高，长时间的使用卷扬机，平衡阀内部会出现铁屑或油污等杂物将油口堵塞，造成平衡阀保压能力下降，在重物重力的作用下，就会在平衡阀与主阀之间的接口处产生压力，液压泵供油液在管路流动，顶开平衡阀上的梭阀，流向制动器，使得制动器保持打开状态，从而使重物又慢慢往下落。
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图2.卷扬机液压原理图
液压管路中单向阀所在的油路管道上没有通过标记进行区分，在实际安装中管路接法可能出现错误，相同的管道混淆，短时间不影响使用，长时间的使用会导致油压不稳定，导致出现溜钩现象。
（二）马达磨损严重
当马达处在损坏状态，开始动作之前，由于有盘式制动及高速制动的保护，箱梁不会溜钩，此时如果按正常程序操作，则根据卷扬机的动作逻辑可知，系统会将一级、二级制动松开，然后卷扬机开始动作。在马达损坏情况下，马达内部没有油液或者油液无法建立压力，此时马达就不具备保压功能，相当于第三级制动失效，在这种情况下，马达不能向卷扬机提供反向扭矩，此时箱梁将处于自由落体状态，会导致出现溜钩情况。当马达处于正常状态，由于马达自身能建立压力，对系统起到背压作用，马达就形成了第三级制动，当马达有轻微磨损，部分油液就会泄露，为弥补这部分泄露，专门设计了补油系统，其中“防溜钩补油管”就是在这个时候给马达补充油液，但是，假如马达磨损严重，导致柱塞之间泄露严重，系统供油后马达内部任然存在空隙，导致无法形成压力，马达无法输出力矩或输出力矩不足以抵抗箱梁重力，那么箱梁的自重将导致箱梁高速下落。
（三）供油系统故障
如前面所述状态，假如马达工况良好，磨损处于正常情况，当一、二级制动都打开后，由于有防溜钩油管及时给系统供油加上马达自身的制动效果，梁体不会出现溜钩情况，但是，假如这时候主油路不供油，那么，在制动打开后的开始阶段，由于马达产生的第三级制动不会让梁体马上自由下滑，但是随着时间的延长，马达内部的油液会慢慢渗漏，马达的制动力矩也会随之减小，如果主油路不及时供油，最后会因为无法抵抗梁体重力而导致溜钩。当平衡阀中的280bar的阀块损坏时，平衡阀将会因为失去背压作用而无法控制系统压力，此时卷扬机将失去反向作用而导致溜钩。
此外，卷扬机平衡阀在起升机构中起着至关重要的作用，平衡阀设计的好坏直接影响到溜钩情况的发生。
四、检测排查方法
根据经验搬运机在空载时，不会出现“溜钩”现象，“溜钩”发生在搬运机吊梁开始重载下降，制动器打开那一瞬间。当触摸屏提示卷筒失速时，需立即停机进行检查，此时搬运机处于重载状态，只能由相关技术人员进行简单的检测排查。确保卷扬机的盘式制动器制动可靠，将卷筒钢丝绳出绳端用卡环导链固定住，再由液压技术人员将卷筒马达的泄油口打开，将泄油口流出的油收集到容器内，仔细检查收集到的液压油，若里面有金属粉末（如铜粉等），可能是卷扬机马达严重磨损或“绞碎”。此时不能启动发动机，以免卷扬液压系统污染到液压油箱。若收集到的液压油没有金属粉末，技术人员可边手动微动卷扬比例阀手柄，边查看压力表指针，看马达回路能否建压。不能建压的话，在确定比例阀无故障时，马达磨损的可能性较大；若能建压，则平衡阀失效的可能性较大。
五、防范措施
加强电气系统检查维护：为了能更直观的显示卷扬机的实际工况，系统安装了多圈绝对值编码器，能实时的反应卷扬机的转速情况，该编码器的单圈分辨率为13位，将卷扬机每一圈分为213=8192份，确保精确反应卷扬机的工作情况。系统对编码器设定的门槛值为350，在连续两个扫描周期内，如果EPEC收到的数据有突变或者超过门槛值则视为编码器故障（即有溜钩发生的可能），触摸屏会给出提示信息。操作司机要随时观察触摸屏数据，确保当触摸屏出现提示时能第一时间发现并作出正确的反应。
加强液压系统的检查及维护保养工作，及时更换液压油滤芯，严格按照设备使用说明进行油液更换及油箱清理等相关工作；对设备使用过程中的油温、油压等数据有清晰认识，避免因为液压油变质或者油温升高导致的精密液压阀件发卡或者增大内泄降低保压效果等；长时间使用搬运机应当更换性能更好的平衡阀，提高油管的保压能力；平衡阀定期清洗，在卷扬机的液压系统中加装一个过滤器，将油污等杂物去除；在液压系统中安装多个单向阀，并且定期更换，保证液压泵供油后即使出现泄露也能及时补油，并且防止老化；马达制动时油液泄露，马达使用一定时间后，如2年以上，在试验台进行检测，内泄量大，需要及时进行清理，使其减少至正常值。
加强防护措施的检查，如：钳盘式制动器，在设备投入使用之前，要求将制动器的开闸间隙调整为：0.75-1.25mm。同时在日常维护中，要求每次必须检查钳盘式制动器开闸间隙，确保符合安全要求。
做好设备转场工作，设备在拆除时要求对液压系统做好防护工作，避免在拆解及运输过程中有异物进入系统内部；
此外还要注意，当卷扬机构长时间（比如30分钟）没工作时，在操作重载下落动作前，先操作起升动作半分钟以上，也可有效防范溜钩事故的发生。
重点部件重点对待，旧设备进场前除了正常的进场检验及安装检查之外，建议对重要部件进行返厂大修，如发动机、液压泵、液压马达、卷扬机等，这些部件在日常使用中都存在一定磨损，从外部结构往往不容易观察出磨损情况，但随着时间的延长，磨损积累到一定程度，将导致系统性的故障，给日后工作埋下了严重的安全隐患。
六、总结
综上，900吨轮胎式搬运机作为箱梁制梁场核心的作业机械，其发生故障，特别是马达的“失速”会引起安全事故，导致整个梁场的生产停滞。致使卷扬机构马达发生故障的原因有许多，然而大部分也都是可以通过事先保护工作来避免的。卷扬机构比较复杂，工作需要定期保养维护，确保各个部件正常，从而避免因马达失速而导致机械事故的发生。相关人员能够有针对性的对该类设备进行重点检查，重点防范，能够最大限度的降低提梁机溜钩情况的发生，为促进我国铁路事业安全发展发挥了重要作用。
参考文献：
[1]陈龙剑．桥梁工程机械技术性能手册[M]．北京：中国铁道出版社，2012
[2] 姚怀新.车辆液压驱动系统的控制原理及参数匹配[J] ．中国公路学报，2012，15（3）：116～118
作者简介：
马雪伟（1983年6月）、男、汉族、安徽砀山人、工程师