管桩生产专用起重机的现状和趋势

浙江麒龙起重机械有限公司总工程师姜静涛

　　前言

　　自九十年代从日本引进管桩生产技术，在广东最早形成生产基地发展至今已有二十多年的发展历程，从广东到浙江到江苏到现在的东北、西南、华中大范围的管桩生产厂出现，为国内的基本建设提供了有利的支持，但生产流水线模式和生产设备的改进却很少。二十年后的今天我们再回头看看日本的管桩生产已是自动、半自动化程度相当高，起重机的功用已不再是要求高速、高强度、快反应、通用、起吊搬运为一体，而是将起重机的工作区域化、专业化、自动化，这使得国内相关的企业和技术人员意识到这是提高安全性和解决用工荒的最佳手段。

　　1  管桩生产专用起重机的现状

　　1.1 高强度、高速度

　　国内的传统管桩生产流水线最先出现的是两跨车间平面循环式，后又出现单跨车间单循环式，为提高生产效率，多出桩，主管生产技术人员要求起重机大车运行速度不断地提高，由最初的70m/min提高到86.6m/min、最高到113m/min，起升速度也从8.6m/min提高到13m/min。通过提高起重机的运动速度来压缩起重机的每个工作循环时间，加上下方地面熟练工人的配合来最终达到多出桩的目标。

　　1.2  “反击制动”现象

　　事实上在提高起重机运动速度的同时，同跨中多台起重机之间就存在着相互紧急避让、追逐，甚至相撞的现象，当起重机工作区域严重交叉反而又降低起重机的工作效率。为使起重机能够具备紧急避让并快速反应的功能，基本上所有管桩生产企业将起重机大车抱闸装置松开，通过使正转的大车电动机突然瞬间反转，多次瞬间反转迫使起重机运行降速，通过反转的次数和时间来决定起重机的运行速度，使起重机的速度控制在司机手上，达到与相邻起重机同步运动和紧急避让的功能。这种“反击制动”现象，是管桩生产起重机特有的，应该承认这种方式对适应管桩生产的高节奏，是很有效果的，是满足生产高节奏、快反应的有效手段之一，也是司机无奈的选择，但也带来了很大的副作用。

　　首先是大车车轮的伤害，当司机在打反击的瞬间，车轮会瞬间停止转动，起重机在前进惯力的推动下，这时车轮与轨道间是滑动摩擦运动，多次瞬间反击是车轮与轨道间的滑动摩擦使起重机减速，这时车轮的伤害是很大的。质量差的车轮很快就要更换，因为被磨成椭圆的车轮或者直径有大小的车轮将使起重机无法正常工作。

　　其次是对电动机与车轮之间的各连接部件的机械伤害。这些伤害必然使管桩企业成立一支稳定的维修队伍，对设备进行维护保养，并贮存一定量的备品备件，为不影响生产正常进行，随时准备对设备进行维护。

　　1.3 需挂钩工配合，安全隐患突出

　　现阶段管桩生产过程多数是通过起重工与地面挂钩工的配合来完成起重机对管模或管桩的起吊和搬运工作。安全隐患突出，常见的安全隐患主要有：

　　（1）离心区：挂钩工还没有离开离心机工作区，离心机开始工作旋转，挂钩工的衣服被管模螺栓挂住产生安全隐患。

　　（2）养护池：挂钩工入池挂模，高温环境使挂钩工灼伤甚至将挂钩工封盖在养护池内。

　　（3）起重机安全规范中要求：当起重机吊重物经过的场地，应有警铃通知，地面工作人员应避让，下方不得站人，但由于管桩生产工作节凑需要，这一点完全做不到，于是安全隐患每时每刻存在着。

　　（4）脱模区：起重机操纵工与地面脱钩工配合不当，手指被起重链条夹断现象，撞头现象时时发生。

　　（5）大车抱闸松开后，当起重机大车运行机构在高速运行时突然断电，起重机运行机构属于失控状态，此时的起重机吊有重物也好，空钩也好都有很多可能发生的安全隐患。

　　对付这些安全隐患的存在许多管桩生产企业所采取唯一手段就是加强管理。而夹具的运用将大大降低或根除安全隐患的存在。

　　2  管桩生产专用起重机的发展趋势

　　降低起重机运行速度和工作强度，减少起重机交叉工作范围，尽量避免起重机“打架”、“避让”的无用功现象的发生，实现起重机功能的工位化、区域化、专业化，采用自动吊夹具和变频调速技术，减少安全事故的发生，是管桩自动化生产的必然要求。

　　2.1 起重机工位化、区域化、专业化

　　所谓工位化、区域化、专业化，就是对生产流水线按起重机吊运物件的性质划分区域，并根据起重机所在区域的吊运特点配备相应的吊夹具，如：

　　（1） 张拉、离心、养护区：配有两台起重机，这两台起重机的分工区域是一台张拉-离心-倒浆-养护池，另一台养护池-拆模，它们配备的是上模夹具。[Page]

　　（2）编笼区：起重机配备的是取笼夹具。

　　（3）吊运管桩的起重机配备真空吸夹具。

　　（4）拆模区吊运上模的起重机配备上模夹具。

　　（5）拆模区、喂料区吊运下模的起重机配备下模夹具。

　　（6）若同一区域内起重机需兼备完成上述中的两个功能，则配备组合功能夹具或采用组合功能的起重机。

　　（7）若同一区域内设置的两台起重机有严重交叉，则可借助输送带拉开区域，避免交叉，同时可在输送带上借助其它机械完成上模翻转和上、下模的清洗工作等。

　　2.2 自动吊夹具

　　夹具根据起重机的任务进行选取，上一段落已有阐述，目前国内开发的夹具仍以气体作为动力源为主，它有以下特点：

　　（1）绿色环保，气源充足，随时补充。

　　（2）气动传输速度快，可远程供气。

　　（3）气缸杆伸缩灵敏，夹具动作快。

　　（4）气动系统简单，承受气压小，制作过程和保养方便，配件采购容易，管桩生产企业采用的气动设备很多，因此气动系统本身也是他们熟悉易掌握的系统。

　　（5）安全性：

　　在设计原理上所有夹具自身必须具备独立的自锁性，可以是机械自锁，也可以是力学原理的自锁，夹具有了自锁特性后，当发生如下状况也是绝对安全的：当起吊重物离地后断电、断气、漏气、撞墙、误操作甚至误操作状态再施加外力，重物绝对不会落下。

　　（6）可靠性：

　　管桩生产流水线的工况条件很差，夹具本身在这种环境中需要经得起考验：摔打、碰撞，甚至保养不善，钳口磨损等等。

　　（7）通用性：

　　国内管模标准混乱，夹具应具备通用性，基本做到不对管模提要求。

　　（8）夹具的运用将大大消除管桩生产的安全隐患，生产线合理的布局，夹具科学合理的配套运用，在消除安全隐患的同时可减少用工，不会影响生产效率。

　　2.3 夹具摆臂的运用和变频调速技术

　　当起重机配套夹具后，夹具在实际工作中存在着夹具对管模准确定位的问题。起重机吊钩直接配挂夹具梁也可以用，对于晃动，司机一般都能控制，但定位过程中，夹具产生偏摆或沿管模圆弧侧倒这就不是每个司机马上就能学会控制的（一般需要3-7天练习），要重新起升、重新定位，降低了效率。为此摆臂的运用可完全解决上述定位问题，使夹具能快速到位并准确定位。

　　安装摆臂后的小车或起重机在起重机行业的专业术语是：具有刚性悬挂装置的小车或起重机。当管模自重在运行中突然减速将产生水平惯力，水平惯力与摆臂臂长的乘积形成弯矩。最大作用点就在摆臂与起重机的上连接点上，为减少这个弯矩，起重机大车运行机构采用变频调速，使起重机软起动、软停止，通过减缓冲击的方式降低弯矩值。

　　大车采用变频调速后可完全杜绝“反击制动”的现象，“反击制动”的副作用也随之消失。并可大大降低电动机的启动电流，降低能耗。另外司机完全掌握变频调速操作方式后起重运行更平稳，不会影响生产效率。

　　2.4 其它方面

　　（1）根据需要，也可以是起升机械采用变频调速。

　　（2）小车运行机构取消，小车完全固定在主梁上。

　　（3）一台起重机上两小车各有两套起升机构，根据需要挂不同作用的夹具。

　　（4）一台起重机上采用三梁四小车形式，根据需要挂不同作用的夹具。

　　3  结束语

　　起重机工位化、区域化、专业化、自动夹具的运用、变频调速技术的采用不但解决了因人机配合不当带来的安全隐患，节约了能源消耗，而且给管桩传统生产工艺流程带来了很大的变革空间。是管桩实现自动化生产的要求，也是管桩生产专用起重机发展的必然趋势。

　　作为管桩生产专用起重机的专业生产厂家，我们将在探索中继续前进、创新，寻找适合国情的生产模式，追求高效、安全、环保、降耗的方法，努力开发新产品，以适应当前变革的需要。