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隧道用側(cè)卸式裝載機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題
側(cè)卸式裝載機(jī)是在普通型裝載機(jī)基礎(chǔ)上研制而成并可正向、也可左右側(cè)向卸料的多功能新型機(jī)種，除了與普通型裝載機(jī)一樣，廣泛適用于建筑工地、港口、碼頭、車站、貨場(chǎng)等場(chǎng)所進(jìn)行鏟裝或短距離轉(zhuǎn)運(yùn)松土、砂石、煤炭、垃圾等松散物料外，還特別適用于隧道開(kāi)挖和窄小場(chǎng)地的施工作業(yè)，并且可與配套運(yùn)輸車輛并行穿梭作業(yè)，不需要轉(zhuǎn)向調(diào)頭等操縱動(dòng)作，大大減少了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高了工作效率;尤其是在現(xiàn)代水利樞紐工程、高速公路、鐵路、泄洪等工程施工中存在各種尺寸大小和多樣工作環(huán)境的隧洞施工項(xiàng)目，通常在一些尺寸較大里程較長(zhǎng)的涵洞施工中，為了縮短施工周期，施工隊(duì)伍經(jīng)常會(huì)采用側(cè)卸式裝載機(jī)作為出料裝載的理想機(jī)械設(shè)備。鑒于其銷售數(shù)量和利潤(rùn)均較為可觀，有一定的市場(chǎng)前景，因此目前國(guó)內(nèi)外實(shí)力較強(qiáng)的鏟運(yùn)公司均設(shè)計(jì)生產(chǎn)系列噸位的側(cè)卸裝載機(jī)。
但目前在設(shè)計(jì)側(cè)卸裝載機(jī)時(shí)，大多數(shù)公司都是將普通型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)改為三聯(lián)，然后將鏟斗更換為托架與鏟斗總成，再配置液壓側(cè)卸油缸及其附加管路。但實(shí)際上，由于隧洞施工不同于露天施工的特殊性，致使側(cè)卸裝載機(jī)還不能完全適應(yīng)其特定作業(yè)工況性，依據(jù)在施工工地的考察和以往設(shè)計(jì)工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為在側(cè)卸裝載機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。
1.駕乘人員的安全性設(shè)計(jì)
1.1在隧洞隧道施工作業(yè)時(shí)，洞內(nèi)的塌方、巖爆、洞頂落石等會(huì)經(jīng)常發(fā)生，若無(wú)有效的安全防護(hù)措施，勢(shì)必會(huì)造成對(duì)機(jī)械設(shè)備和駕乘人員的傷害，特別是駕駛室在隧道施工過(guò)程中最容易受到損壞，須給予重點(diǎn)關(guān)注和保護(hù)，因此在設(shè)計(jì)隧洞隧道施工用側(cè)卸裝載機(jī)時(shí)，最好將FOPS及POPS(防落物和防翻滾)的“安全關(guān)懷型”駕駛室作為機(jī)器的標(biāo)準(zhǔn)配置以確保駕駛員的可靠安全。
1.2如若考慮成本因素，制造商亦可設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的駕駛室防護(hù)結(jié)構(gòu)，即通常所說(shuō)的棚頂裝置。該裝置為在駕駛室上方，離駕駛室頂部約20cm處加裝一厚度為8～10cm的鋼板(具體尺寸大小以洞頂落石不能直接砸到擋風(fēng)玻璃為準(zhǔn))，該鋼板可用四根加強(qiáng)立柱(其設(shè)計(jì)位置以不遮擋司機(jī)視線為佳)將其支撐，立柱固定于車架上，這塊鋼板就相當(dāng)于給駕乘人員再增加一頂安全帽，更好地增強(qiáng)安全性。
1.3對(duì)于沒(méi)有配置防護(hù)裝置的側(cè)卸裝載機(jī)，若想更簡(jiǎn)單明了的設(shè)計(jì)或根據(jù)用戶的特定要求，可直接在駕駛室頂部加焊一塊加工有諸多整齊小孔(用于焊接)的稍厚(以駕駛室能承載為宜)鋼板，該鋼板的尺寸大小以不遮擋司機(jī)工作視野和洞頂落石不直接砸到擋風(fēng)玻璃為準(zhǔn)。當(dāng)石塊落到該鋼板上時(shí)，鋼板能起到一定的緩沖作用，從而降低危險(xiǎn)率，提高司機(jī)安全性。從徐工近兩年銷售到重慶地區(qū)的側(cè)卸裝載機(jī)在隧道環(huán)境的作業(yè)情況來(lái)看，無(wú)論是徐工給用戶的這種特定簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)還是施工用戶采用該方法進(jìn)行的簡(jiǎn)單改裝，在實(shí)際應(yīng)用中均起到了明顯的防護(hù)效果。
1.4最好在駕駛室內(nèi)方便顯著的位置設(shè)計(jì)該機(jī)器的安全使用維護(hù)說(shuō)明條例以確保操作的人、機(jī)安全。例如對(duì)隧道用側(cè)卸裝載機(jī)可作如下安全警示：嚴(yán)禁機(jī)器在隧道內(nèi)折腰轉(zhuǎn)向時(shí)進(jìn)行側(cè)卸作業(yè);嚴(yán)禁在有橫向坡度角的隧道場(chǎng)地上進(jìn)行側(cè)卸作業(yè);當(dāng)進(jìn)行側(cè)卸作業(yè)時(shí)應(yīng)確保側(cè)卸一側(cè)的輪胎氣壓不得低于非側(cè)卸一側(cè)輪胎的氣壓等等。這些提示性文字的設(shè)計(jì)能時(shí)刻提醒司機(jī)注意安全操作。
2.提高人性化設(shè)計(jì)功能，盡量給操作者提供便利
2.1應(yīng)將集中潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)配置。由于隧道內(nèi)灰塵、碎石沫以及機(jī)器的排放污染物濃度較高，并且周邊空間也很窄小，若設(shè)計(jì)自動(dòng)加脂集中潤(rùn)滑系統(tǒng)就能克服操作者在多粉塵環(huán)境下于駕駛室外逐一給側(cè)卸裝載機(jī)各鉸接部位加注黃油的繁瑣工作和不便，大大提高勞動(dòng)效率，同時(shí)能有效避免操作人員吸入大量粉塵，有利于身心健康，體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)宗旨。
2.2隧道內(nèi)石塊較多且作業(yè)場(chǎng)地狹小，難免磕磕碰碰增加鏟斗斗齒的損壞幾率，可以說(shuō)為惡劣的巖石型作業(yè)工況，因此鏟斗斗齒的材質(zhì)應(yīng)選擇具有高性能、長(zhǎng)壽命的耐磨材料，其結(jié)構(gòu)型式應(yīng)設(shè)計(jì)為可更換的組合式齒座齒套(齒座與主刀板之間最好也采用高強(qiáng)度螺栓連接形式，而不是一般的焊接形式;而齒套與齒座最好采用橫銷的連接固定方式以確保延長(zhǎng)使用壽命)，這樣能大大減少鏟斗斗齒的損壞率，延長(zhǎng)斗齒更換周期，減少操作人員在狹小場(chǎng)地內(nèi)的勞動(dòng)量以及提高作業(yè)效率。
2.3隧道在進(jìn)行爆破后，煙塵很多且有害，同時(shí)側(cè)卸裝載機(jī)在工作過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生含油煙及有毒成分的廢氣排出，這些煙塵及廢氣既危害操作人員的身體健康，又影響裝載機(jī)的正常工作，因此設(shè)計(jì)全密封整體式駕駛室，并在室內(nèi)配置具有氧吧功能的無(wú)氟冷暖環(huán)保型空調(diào)對(duì)維護(hù)操作人員的身心十分必要，也是隧道用側(cè)卸裝載機(jī)人性化設(shè)計(jì)很重要的一環(huán)。
3.機(jī)器的有效保護(hù)性設(shè)計(jì)
3.1在隧道中作業(yè)時(shí)，側(cè)卸裝載機(jī)工作裝置及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各個(gè)液壓缸都裸露于洞內(nèi)，一旦有石塊落下，就會(huì)損壞砸傷液壓缸活塞桿，造成活塞桿表面的損傷和變形。為避免活塞桿受傷，就應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)有效的液壓缸防護(hù)罩安裝在各液壓缸上。目前在重慶某隧道施工的徐工ZL50G側(cè)卸裝載機(jī)自安裝液壓缸防護(hù)罩后，再也沒(méi)有石塊砸傷活塞桿、特別是翻斗缸活塞桿的反饋。
3.2發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是側(cè)卸裝載機(jī)中成本較高的部件，如若被石塊砸壞，對(duì)用戶有不小的經(jīng)濟(jì)損失。故發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩除了本身應(yīng)具有足夠強(qiáng)度外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)性措施設(shè)計(jì)，如機(jī)罩項(xiàng)板應(yīng)適當(dāng)加厚加固。實(shí)踐證明，對(duì)這些重點(diǎn)部位或局部進(jìn)行有針對(duì)性地加強(qiáng)防護(hù)后，盡管不能完全抵御大的塌方事故，但對(duì)經(jīng)常性、小范圍的塌方和落石的防護(hù)效果還是非常明顯的。
3.3在隧道施工中側(cè)卸裝載機(jī)的作業(yè)環(huán)境比較惡劣，其空氣質(zhì)量比露天作業(yè)要差許多，空氣潮濕且機(jī)械在工作過(guò)程中產(chǎn)生的有害粉塵、油煙及有毒廢氣較多、這在很大程度上會(huì)影響側(cè)卸裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因廢氣的再次吸入致使其功率下降，排氣冒黑煙，甚至引起發(fā)起動(dòng)機(jī)缸內(nèi)積碳，大大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。為此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用大流量、低阻力、自動(dòng)排塵、紙質(zhì)濾芯的高效防粉塵沙漠型空氣濾清器，可減少發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣阻力和防沙塵，有效避免缸套、活塞等零件的早期磨損，從而有助于延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，為整機(jī)的高效作業(yè)提供強(qiáng)有力動(dòng)力支持。
3.4設(shè)計(jì)時(shí)可將輪胎保護(hù)鏈作為標(biāo)準(zhǔn)配置。側(cè)卸裝載機(jī)在隧道內(nèi)作業(yè)時(shí)，由于洞內(nèi)路面上布滿爆破后的碎渣，這些碎渣有的有刀鋒般尖棱角，輪胎一旦被劃往往是致命的損傷，造成輪胎的提前報(bào)廢。若不采取有效的保護(hù)措施，減少輪胎的消耗量，不僅會(huì)影響作業(yè)效率，還會(huì)大大增加施工單位的輪胎費(fèi)用。隧道施工單位的實(shí)踐證明：加裝輪胎保護(hù)鏈，盡管較貴，但輪胎的使用壽命大大提高，從輪胎降低的成本中獲得的經(jīng)濟(jì)效益仍是比較明顯的。針對(duì)特定用戶的設(shè)計(jì)，基于成本考慮，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)隧道路面的惡劣程度，進(jìn)而選擇普通型或增強(qiáng)耐磨型輪胎保護(hù)鏈。
4.優(yōu)良高效的側(cè)卸工作裝置設(shè)計(jì)
4.1針對(duì)隧道內(nèi)作業(yè)為惡劣的巖石型作業(yè)工況，同時(shí)場(chǎng)地狹小，側(cè)卸裝載機(jī)不方便頻繁調(diào)頭，為此必須將側(cè)卸工作裝置(主要指?jìng)?cè)卸作業(yè)鏟斗和連接托架)設(shè)計(jì)為加強(qiáng)耐磨型，以確保作業(yè)的連續(xù)性與可靠性，從而良好地保證施工進(jìn)度和施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。
4.2工作裝置各連接或鉸接部位應(yīng)注意預(yù)留適當(dāng)?shù)拈g隙，以防止因經(jīng)常超強(qiáng)負(fù)荷作業(yè)帶來(lái)一定程度的變形而影響作業(yè)進(jìn)度和效率，例如托架與側(cè)卸鏟斗連接的側(cè)卸、正卸銷軸的公差配合選擇，側(cè)卸油缸適當(dāng)余量的預(yù)留等可預(yù)見(jiàn)性設(shè)計(jì)就能減少機(jī)器設(shè)備的非正常磨損，降低誤工期，這也是隧道用側(cè)卸裝載機(jī)高效作業(yè)的一個(gè)重要保證性設(shè)計(jì)，對(duì)提高工作裝置的使用壽命有良好效果。
總之，只要對(duì)隧道施工的作業(yè)環(huán)境和工況進(jìn)行認(rèn)真實(shí)地考察和研究并有針對(duì)性地進(jìn)行工況性設(shè)計(jì)或改進(jìn)，就能設(shè)計(jì)出具有滿意使用效果的隧道用側(cè)卸式裝載機(jī)。
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