本文选自《起重运输机械》杂志，如需转载，请注明出处
摘 要：介绍了一种新型的用于混泥土管桩取桩场所的自动吊具，从取桩自动吊具总体结构和吊具头部的结构形式论述其相比传统管桩吊具的结构与性能具有的创新点：1）创新运用滚轮机构实现自动伸缩；2）采用“气缸+点动式电磁阀控制”实现自动无级调整抓具中心距；3）采用“气缸+ 常闭式电磁阀控制”实现抓具的自动开闭；4）抓具设计具有自锁功能；5）吊具所有动作采用无污染的“空压机+ 气缸”型式。研究所得成果对取桩自动吊具的设计具有借鉴作用。
关键词：起重机；管桩吊具；结构与性能；安全性；创新
中图分类号：U653.929 文献标识码：A 文章编号：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
近年来，随着国际上“一带一路”的不断实施拓展，国内地铁、港口、公路等项目的快速开展，国内外混凝土管桩需求量大增，国内新上的混疑土管桩生产项目也越来越多，管桩生产厂家急需取桩用自动吊具，满足高效率取桩、吊桩发运的要求。
1 带取桩自动吊具专用起重机的工况特点及相关要求
带取桩自动吊具的专用起重机使用场合通常在混凝土管桩堆场，取桩吊运至货车实现快速发货装车。通常的混疑土管桩直径为Φ 300 ～ Φ 800 mm，通常管桩长度分10 m、11 m、12 m、13 m、14 m、15 m 共6 挡，管桩直径范围较大，并且长短不一。取桩自动吊具要求适应各规格的管桩，长度可伸缩范围10 ～ 15 m。一次取桩动作要求同时能吊装搬运两支管桩，这样就要求取桩自动吊具的两只抓钩之间的中心距可自动调整，以满足中心距300 ～ 800 mm 可变的要求。起重机主要参数如下：采用QE 双小车桥式起重机，工作级别A7，按管桩自重可选用10 t+10 t，16 t+16 t，20 t+20 t，起升速13 ～ 15 m/min，小车运行速度30 ～ 45 m/min，大车运行速度80 ～ 90 m/min，专用起重机总图如图1 所示。
2 新设计取桩自动吊具的结构形式
2.1 取桩自动吊具总体结构
传统的取桩吊具是在起重机吊钩上直接挂上带板钩的铁链，用板钩直接插入管桩内孔。传统的取桩吊具非常简单，但是需要地面人员辅助操作，不但地面辅助人员劳动强度高、危险性高，而且取桩速度低、效率低。所以，非常有必要采用自动取桩吊具来代替传统的简易吊具。如图2 所示，新设计的自动取桩吊具，中间采用伸缩吊梁，内外吊梁均用方形钢管制作，内外方管之间在4 个方向上都设有两组滚轮，内外伸缩梁通过滚轮可在长度方向相对移动。在外部吊梁上设置有自动定位装置，在内部吊梁上设置有定位点止档，使吊梁长度定位后防止相互滑动。此种结构简单可靠，既满足了管桩长度变化后无需更换吊具的要求，又通过吊梁的联接可靠的定位，保证了两端头部抓钩之间的刚性联接，提高了可靠性。
2.2 吊具头部的结构形式
如图3 所示，新设计的自动取桩吊具头部抓钩采用双组抓钩形式，抓钩开闭采用气缸推动，实现自动开闭。设计其中一只抓钩横向为固定结构，其吊装位设置圆弧型横向管桩定位装置和斜切面纵向管桩定位装置，使吊运定位方便快捷。另一只抓钩横向可滑动，横向调节时采用气泵点动调节至指定位置，并设置调整后的自动定位装置，定位装置与横向调节装置设置联锁，防止误操作。此结构设计可以方便地调节两只抓钩之间的水平距离，以适应不同直径的管桩吊运要求，大大提高了同一吊具对各种规格管桩吊运的适应性，且操作方便，安全可靠。
3 取桩自动吊具的技术创新
1）创新运用滚轮机构实现自动伸缩 通过上面的结构描述可知，本自动取桩吊具在长度方向的调整是通过在内、外梁之间4 个方向上设置的两组滚轮机构来实现的，滚轮固定在外梁上，外梁通过滚轮沿内梁的四壁运行，因四面均有滚轮，所以不会出现卡死的情况。当需要调整时，内、外梁定位气缸首先动作升起，运行起重机小车轻拉（推）内梁或外梁，滚轮运转，至合适位置（在制作时，内、外梁相对位置已做了明显的长度标记，清楚的反映出目前两端抓钩之间的距离），内、外梁定位气缸动作压下固定，完成长度调整。采用此种结构可实现自动伸缩长短，效率高，适应性强。
2）采用“气缸+ 点动式电磁阀控制”实现自动无级调整吊具中心距 如图3 所示，管桩直径的变化需要调节抓钩的中心距时，序7 抓钩中心距定位气缸首先动作升起，紧接着序6 抓钩中心距调整气缸（此气缸采用点动式电磁阀控制，即按住操作按钮气缸才动作，松开按钮立即停止动作）推动活动抓钩5，使中心距增大或减小，完成后定位气缸动作压下，完成调整。优点：中心距调整气缸采用点动式电磁阀控制，可实现范围内的中心距无级调整，无需地面人工辅助操作。
3）采用“气缸+ 常闭式电磁阀控制”实现吊具的自动开闭 如图3 所示，可以看到固定抓钩和活动抓钩各由一只单独的气缸实现开闭动作，所以本自动取桩吊具可实现单根或两根管桩自动化取桩调运，满足了特殊情况下实际使用要求（注：伸缩梁两端的机构为对称布置，上面所述的气缸动作，实际为两端机构同时对称动作）。
4）吊具设计具有自锁功能 如图3 所示，吊具闭合时，由于起重链条吊耳始终在吊具与管桩受力点的内侧，所以吊具闭合时就具备自锁能力。这种力学上的自锁功能，吊具夹持的垂直载荷越大，吊具的水平向闭合力就越大，在管桩起吊后无论是司机按钮误操作还是空中意外碰撞管桩，吊具始终不会脱离管桩，安全性极高。
5）吊具所有动作采用无污染的“空压机+ 气缸”形式 空压机放置在起重机桥架上，采用弹簧气管连接到吊具的各个气缸。通过空压机的压缩空气带动气缸的伸缩动作实现抓具的闭合、打开。此种动力机构具有清洁、环保、无污染的特点，并且可实现免维护，使用寿命长。
4 取桩自动吊具的的使用效果
一条100 m 行程的双跨生产车间自动循环管桩流水线，可实现年产60 ～ 80 万m 的混凝土管桩产量，在堆场上配置一台带取桩自动吊具的专用起重机可满足管桩的堆放、发运装车工作，无需配置地面取桩辅助人员，自动化程度高，取桩作业安全且高效。
5 结语
取桩自动吊具在长度方向上可伸缩，满足不同长度管桩的取桩、吊运；在管桩中心距方向上可自动调整中心距，适应各种直径粗细规格的管桩的取桩、吊运 ，一次操作可同时吊运两支管桩，作业效率高，安全可靠。如果需要一次操作同时吊运三支管桩，只需图3 所示的活动抓具对称布置即可实现。取桩自动吊具的开发成功，填补了管桩专用起重机在堆场取桩工序场合的自动吊具空白。
参考文献
[1] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009.
[2] 张质文，王金诺，程文明，等. 起重机设计手册[M]. 北京：中国铁道出版社，2013
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T3811—2008 起重机设计规范[S].北京：中国标准化出版社，2008.
閱讀更多 起重運輸機械 的文章
