本文選自《起重運輸機械》雜誌，如需轉載，請註明出處
摘 要：介紹了一種新型的用於混泥土管樁取樁場所的自動吊具，從取樁自動吊具總體結構和吊具頭部的結構形式論述其相比傳統管樁吊具的結構與性能具有的創新點：1）創新運用滾輪機構實現自動伸縮；2）採用“氣缸+點動式電磁閥控制”實現自動無級調整抓具中心距；3）採用“氣缸+ 常閉式電磁閥控制”實現抓具的自動開閉；4）抓具設計具有自鎖功能；5）吊具所有動作採用無汙染的“空壓機+ 氣缸”型式。研究所得成果對取樁自動吊具的設計具有借鑑作用。
關鍵詞：起重機；管樁吊具；結構與性能；安全性；創新
中圖分類號：U653.929 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2019）03-0076-03
Abstract: In the paper, a new type of automatic sling used in concrete pipe pile lifting site is introduced, and the followinginnovative characteristics of such automatic sling are discussed compared with traditional pipe pile slings from the overallstructure of automatic slings and the structural form of the sling head: 1) innovative use of roller mechanism to realizeautomatic extension; 2) adopt “air cylinder + inching electromagnetic valve control” to realize automatic steplessadjustment of the center distance of the gripper; 3) use “air cylinder + normally closed solenoid valve control” to realizethe automatic opening and closing of the gripper; 4) the gripper is designed with self-locking function; 5) all actions of thesling adopt the pollution-free “air compressor + air cylinder” type. Research results can serve as a reference in the designof automatic sling for pile lifting.
Keywords: crane; pipe pile sling; structure and performance; safety; innovation
0 引言
近年來，隨著國際上“一帶一路”的不斷實施拓展，國內地鐵、港口、公路等項目的快速開展，國內外混凝土管樁需求量大增，國內新上的混疑土管樁生產項目也越來越多，管樁生產廠家急需取樁用自動吊具，滿足高效率取樁、吊樁發運的要求。
1 帶取樁自動吊具專用起重機的工況特點及相關要求
帶取樁自動吊具的專用起重機使用場合通常在混凝土管樁堆場，取樁吊運至貨車實現快速發貨裝車。通常的混疑土管樁直徑為Φ 300 ～ Φ 800 mm，通常管樁長度分10 m、11 m、12 m、13 m、14 m、15 m 共6 擋，管樁直徑範圍較大，並且長短不一。取樁自動吊具要求適應各規格的管樁，長度可伸縮範圍10 ～ 15 m。一次取樁動作要求同時能吊裝搬運兩支管樁，這樣就要求取樁自動吊具的兩隻抓鉤之間的中心距可自動調整，以滿足中心距300 ～ 800 mm 可變的要求。起重機主要參數如下：採用QE 雙小車橋式起重機，工作級別A7，按管樁自重可選用10 t+10 t，16 t+16 t，20 t+20 t，起升速13 ～ 15 m/min，小車運行速度30 ～ 45 m/min，大車運行速度80 ～ 90 m/min，專用起重機總圖如圖1 所示。
2 新設計取樁自動吊具的結構形式
2.1 取樁自動吊具總體結構
傳統的取樁吊具是在起重機吊鉤上直接掛上帶板鉤的鐵鏈，用板鉤直接插入管樁內孔。傳統的取樁吊具非常簡單，但是需要地面人員輔助操作，不但地面輔助人員勞動強度高、危險性高，而且取樁速度低、效率低。所以，非常有必要採用自動取樁吊具來代替傳統的簡易吊具。如圖2 所示，新設計的自動取樁吊具，中間採用伸縮吊梁，內外吊梁均用方形鋼管制作，內外方管之間在4 個方向上都設有兩組滾輪，內外伸縮梁通過滾輪可在長度方向相對移動。在外部吊樑上設置有自動定位裝置，在內部吊樑上設置有定位點止檔，使吊梁長度定位後防止相互滑動。此種結構簡單可靠，既滿足了管樁長度變化後無需更換吊具的要求，又通過吊梁的聯接可靠的定位，保證了兩端頭部抓鉤之間的剛性聯接，提高了可靠性。
2.2 吊具頭部的結構形式
如圖3 所示，新設計的自動取樁吊具頭部抓鉤採用雙組抓鉤形式，抓鉤開閉採用氣缸推動，實現自動開閉。設計其中一隻抓鉤橫向為固定結構，其吊裝位設置圓弧型橫向管樁定位裝置和斜切面縱向管樁定位裝置，使吊運定位方便快捷。另一隻抓鉤橫向可滑動，橫向調節時採用氣泵點動調節至指定位置，並設置調整後的自動定位裝置，定位裝置與橫向調節裝置設置聯鎖，防止誤操作。此結構設計可以方便地調節兩隻抓鉤之間的水平距離，以適應不同直徑的管樁吊運要求，大大提高了同一吊具對各種規格管樁吊運的適應性，且操作方便，安全可靠。
3 取樁自動吊具的技術創新
1）創新運用滾輪機構實現自動伸縮 通過上面的結構描述可知，本自動取樁吊具在長度方向的調整是通過在內、外梁之間4 個方向上設置的兩組滾輪機構來實現的，滾輪固定在外樑上，外梁通過滾輪沿內梁的四壁運行，因四面均有滾輪，所以不會出現卡死的情況。當需要調整時，內、外梁定位氣缸首先動作升起，運行起重機小車輕拉（推）內梁或外梁，滾輪運轉，至合適位置（在製作時，內、外梁相對位置已做了明顯的長度標記，清楚的反映出目前兩端抓鉤之間的距離），內、外梁定位氣缸動作壓下固定，完成長度調整。採用此種結構可實現自動伸縮長短，效率高，適應性強。
2）採用“氣缸+ 點動式電磁閥控制”實現自動無級調整吊具中心距 如圖3 所示，管樁直徑的變化需要調節抓鉤的中心距時，序7 抓鉤中心距定位氣缸首先動作升起，緊接著序6 抓鉤中心距調整氣缸（此氣缸採用點動式電磁閥控制，即按住操作按鈕氣缸才動作，鬆開按鈕立即停止動作）推動活動抓鉤5，使中心距增大或減小，完成後定位氣缸動作壓下，完成調整。優點：中心距調整氣缸採用點動式電磁閥控制，可實現範圍內的中心距無級調整，無需地面人工輔助操作。
3）採用“氣缸+ 常閉式電磁閥控制”實現吊具的自動開閉 如圖3 所示，可以看到固定抓鉤和活動抓鉤各由一隻單獨的氣缸實現開閉動作，所以本自動取樁吊具可實現單根或兩根管樁自動化取樁調運，滿足了特殊情況下實際使用要求（注：伸縮梁兩端的機構為對稱佈置，上面所述的氣缸動作，實際為兩端機構同時對稱動作）。
4）吊具設計具有自鎖功能 如圖3 所示，吊具閉合時，由於起重鏈條吊耳始終在吊具與管樁受力點的內側，所以吊具閉合時就具備自鎖能力。這種力學上的自鎖功能，吊具夾持的垂直載荷越大，吊具的水平向閉合力就越大，在管樁起吊後無論是司機按鈕誤操作還是空中意外碰撞管樁，吊具始終不會脫離管樁，安全性極高。
5）吊具所有動作採用無汙染的“空壓機+ 氣缸”形式 空壓機放置在起重機橋架上，採用彈簧氣管連接到吊具的各個氣缸。通過空壓機的壓縮空氣帶動氣缸的伸縮動作實現抓具的閉合、打開。此種動力機構具有清潔、環保、無汙染的特點，並且可實現免維護，使用壽命長。
4 取樁自動吊具的的使用效果
一條100 m 行程的雙跨生產車間自動循環管樁流水線，可實現年產60 ～ 80 萬m 的混凝土管樁產量，在堆場上配置一臺帶取樁自動吊具的專用起重機可滿足管樁的堆放、發運裝車工作，無需配置地面取樁輔助人員，自動化程度高，取樁作業安全且高效。
5 結語
取樁自動吊具在長度方向上可伸縮，滿足不同長度管樁的取樁、吊運；在管樁中心距方向上可自動調整中心距，適應各種直徑粗細規格的管樁的取樁、吊運 ，一次操作可同時吊運兩支管樁，作業效率高，安全可靠。如果需要一次操作同時吊運三支管樁，只需圖3 所示的活動抓具對稱佈置即可實現。取樁自動吊具的開發成功，填補了管樁專用起重機在堆場取樁工序場合的自動吊具空白。
參考文獻
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