强夯机结构研究及起升机构压绳器的改进

田洪杰 侯文礼

摘 要：起升机构在强夯上作为使用最频繁的几个部件之一，它使用的好坏很大程度上影响施工的效率，越来越受到大家的关注，但是作为附件的压绳器却很少得到关注。本文针对施工中出现的压绳器问题提出了一些改进建议，为后续压绳器的设计提供了一定的参考。

關键词：强夯机;起升机构;压绳器

起升机构作为工程机械常用的装置，在履带式起重机、强夯机、旋挖钻机上得到了广泛的应用。作为强夯机的起升机构具有提升能力强、操作频繁等状况，所以很容易造成故障，因此越来越得到大家的关注，但是作为起升机构的附件压绳器关注的程度要小一点。本文介绍了起升机构压绳器的工作原理，并针对施工过程中出现的压绳器问题进行分析，对压绳器提出了一些改进建议，希望对后续压绳器的设计能起到一定的指导作用。

1 强夯机设备基本构成

强夯机主要用于处理土石方填平后的地基，作为一种特种机械设备，其具有起升、变幅以及回转等机构构成。随着技术成熟以及设备制造成本的下降，目前该设备被广泛的应用于工业以及民用建设项目当中。履带式强夯机在外形方面与常规强夯机不存在明显的差异，其主要结构包括有臂架系统、人字架、配重组以及其他上车系统，整个系统由履带行走携带并实现起升、变幅以及回转行走等动作。在强夯机的使用过程中，还需要配备行走机构来进行使用，通过添加筋板的方式确保其能够顺利的完成泥泞地面上的行走能力。在转台设计中通过添加动力系统、人字架以及防后倾装置等，可以在确保基本使用功能的前提下进行必要的操作，这样才能够确保系统的稳定性。

2 强夯机液压系统分析

在整个强夯機的液压系统设计过程中，主要涉及到行走机构、起升机构、变幅机构以及回转机构四个机构，其构成了多泵系统，现分析如下。

（1）行走机构。行走机构的液压回路主要包括两套类似的回路，分别用于驱动左右两侧的液压马达来带动设备进行行走。在这个过程中，压力油从主阀出来，经过回转接头、液控阀、梭阀进入到制动器当中，随后压力油打开，单向阀进入到马达内部从而实现履带行走。在这个设计中，为了确保设备的安全性与运行的稳定性，还在油路中添加了安全阀的设计，搭配二位三通的调速装置，这样就可以通过对回油节流口进行调节的方式来实现行走机构回油流量的控制工作，这样就能够确保履带式抓斗起重机能够适应设备的行走速度，实现更为精准的速度控制。

（2）起升机构。起升机构的液压回路设计需要配合控制手柄来完成，所以可以借助于手柄液压油进行起升机构的调整，调整的内容包括上升、下降两个主要动作。除此之外，在手柄动作按钮按下后，此时机构才可以动作，随后手柄控制电磁阀的开度，并进行起升高度的调整。在制动器打开时，马达也会旋转，随后驱动的卷筒也会进行相同转速的旋转，此时钢丝绳就可以有节律的上升、下降了。

（3）变幅机构。变幅机构的液压回路设计原理较为简单，其同样采用了手柄控制的模式，在回路当中利用变量马达来提供动力，采用二位三通阀的压差效果来实现变量缸活塞杆的移动，这样一来马达的斜盘倾角的控制就可以在一个更加稳定的条件下实现，此时马达可以调整成不同的转速，通过这样的方式来进行变幅控制，对速度进行精准把握。

（4）回转机构。回转机构是强夯机最为重要的一个机构，所以在进行液压回路的设计时也需要投入更多的时间和精力。该回路同样采用了手柄控制的方式，借助于换向阀来实现整个设备的回转控制，回转机构在额定的转速条件下运转，通过换向阀来回到中位，随后马达油口突然封闭，可以实现回转机构的制动，此时液压马达必然会面临较大的回转力矩的影响而出现机构的惯性，会向前方继续运行一定的角度，这个时候可能会导致回路油压异常升高，从而来不及排出这部分油。所以，可以采用安装缓冲阀的方式来解决这个问题，借助于缓冲阀进行油路的补充，从而使得马达能够回转一定的角度，有效降低回转机构的制动惯性和加速度的变换，确保系统的稳定性。在回转液压回路的设计过程中，缓冲补油设备是一个很关键的设备，在回转操作时回油路也始终保持在一定的背压状态，这样就可以有效降低换向带来的不利冲击。

3 压绳器原理

起升机构作为重要的动力输出源，它性能的好坏在一定程度上决定了整车的作业效率。压绳器作为其上一个附件。其主要作用是防止钢丝绳反弹带来的安全隐患，而且有利于钢丝绳的顺利入槽，减少钢丝绳的勒绳及磨损。

4 故障现象及原因分析

强夯机在施工过程中，起升机构操作频繁，承载力大，需要承受瞬间失重的交变载荷，这样容易造成钢丝绳反弹，持续不断的反弹容易造成挡绳架损坏。压绳器在工作过程中由于制造误差等因素的影响，导致托辊间隙加大，很容易造成勒绳。由于初期设计时托辊形式为尼龙辊，钢丝绳在托辊上的瞬时速度快，会加剧尼龙辊的磨损。同时弹簧力的大小也决定了托辊和钢丝绳之间的力。在施工过程中曾出现过托辊间隙增加及销轴断裂的情况。

原因过程分析：在施工过程中由于托辊间隙增大，导致钢丝绳勒进托管进而导致膨胀销断裂。钢丝绳勒进间隙中去后导致轴受力情况改变，变为简支梁结构，进而导致销轴断裂。

在使用过程中还出现过安装弹簧的板拉弯的问题，主要是板的强度不合适。

5 改进措施

为避免在施工中出现上述问题，我们队现有的压绳器机构进行了一下几点优化改进：

（1）更改托辊固定方式，将原来的膨胀销取消改制成轴端两侧用螺栓固定以此来防止托辊左右窜动。对于轴的窜动，将轴和固定连接板用螺钉连接以此来防止轴窜动。

（2）托辊单独旋转，用双轴承，钢丝绳和谁接触，谁转动，同时再托辊上增加油杯，随时打油润滑轴承。

（3）销轴的材质加强，防止出现销轴断裂的情况

（4）托管采用钢制托辊，减小磨损

（5）压绳器弹簧支架加强，防止弹簧拉弯

6. 总结

改进后在施工过程中未出现销轴断裂及异常磨损情况，改制效果良好，为以后此类问题提供了一种解决思路。

参考文献

[1] 成大先.机械设计手册[K].北京：化学工业出版社，2003.

[2] 高广银. 强夯机臂架系统动力学性能研究[D].长安大学，2016.

[3] 周波，尚君辉，朱发浩，李怀勇，魏光辉.强夯机臂架及整机晃动试验测试及分析[J].工程机械，2016，47（07）：20-25+6.

[4] 迟月.强夯机预应力臂架结构疲劳特性分析[D].大连理工大学，2014.