挑行天下

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  随着工业的发展,尤其是化工、核电、冶金等支柱产业的蓬勃兴起,超大型设备的建设变得越来越司空见惯。通常来说,多轴的平板拖车或SPMT可用来运输这类超大件,但在某些特定情况下可能并不适合,比如运输时有着明确的限高要求。这时候一类特殊的运输车应运而生,它们便是桥式梁运输车。
  桥式梁运输车简介
  桥式梁运输车的基本结构是在前后分离的运输模块上跨接负载用的梁架,运输物由梁架悬空“挑起”,载荷量通过梁架的基座传递到前后的多轴运输模块上,从而实现负荷分担。由于梁架的承载面下方没有车轮的限制,整体运输物的高度可以控制得很低,甚至可直接放低到地面,这对于某些对运输高度有要求的场合是非常有利的;桥式梁运输车装卸货物十分方便安全,某些种类甚至无需起重设备的辅助即可凭自身功能实现;另外分体式的运输车结构转向也很灵活,即使车身总长很长,在大角度转弯时也并不费力(如图27)。
  国外的桥式梁运输车发展到如今已经相当成熟,其形态分化出许多不同的种类,但大体上可划分为以下4种类型。
  其一是底部带支撑架的凹型桥式梁运输车(如图1)。桥式梁框架的中间部分下沉贴近地面,整体呈“凹”字型,运输物直接承载在底部的支撑架上,由于其负载区域侧面的梁架位置很低,因此从侧面吊装运输物会比较容易。
  其二是直接以主梁上部承载的凹型桥式梁运输车(如图2)。整体梁架形状也类似于第一种,呈“凹”字型,但底部是全空的,运输物侧面的凸起物直接承载在主梁的上部,通过调整梁的高度可很方便地进行装卸。这种运输方式需要运输物的侧面安装有稳固的可支撑区域。
  其三是高架型桥式梁运输车(如图3)。梁架的负载区域与前两种相比要高,使用固定在主梁上的挂带从运输物底部承载,运输时基本把运输物包在中间,侧面的防护安全性更好。
  其四是钳夹型桥式梁运输车(如图4)。两端的梁架并不连成一体,而是直接固定在运输物的两端,这样可最大限度地减小运输车的自重,装卸货物也更便捷,但这种方式要求运输物必须拥有足够的强度,且两端安装有标准化的对接接口。此方式常用于运输超大型变压器等。
  以上4种类型中后3种均不需要借助起重机即可完成货物的装卸,安全快捷。
  Goldhofer的桥式梁运输车方案
  桥式梁运输车是重型运输车家族中一支不可或缺的生力军,不少生产重型运输车辆的知名厂商均拥有该类产品线,这其中德国Goldhofer公司的桥式梁运输车便是典型的代表。
  1 Goldhofer公司简介
  Goldhofer公司最早的历史可以追溯到1705年位于德国梅明根的Goldhofer家族铁匠铺,直到1946年,家族第八代继承人Alois Goldhofer创立了真正现代意义上的Goldhofer公司,主要研发生产各种拖车,自此Goldhofer便开始在重型运输设备界崭露头角,大放异彩。如今它已经成长为一家具有丰富经验和创新技术的全球化上市公司,在重型运输和机场运营领域拥有完整的解决方案,居于世界领先地位。公司在梅明根建有占地超过10万m2的工厂以及700多名员工,其生产的运输车负载范围从20t到1万t以上不等,行销全球160多个国家,数量超过3.5万辆。
  2 FACTOR 5桥式梁运输车概述
  Goldhofer其实早在1991年就已经推出了可负载385t的桥式梁运输车(如图5),其基本功能和使用方法与当今的类型并无太大差别。随着技术的不断进步,Goldhofer近些年推出了该产品线的最新系列——FACTOR5桥式梁运输车。
  FACTOR 5并非特指某一型号的桥式梁运输车,而是对拥有某种特性的一类产品的统称。之所以冠以这个名字,是为了突出其拥有高达5:1的负载自重比,也就是说桥式梁运输车可以运输重达自身整备质量5倍的货物,当然除了这一特点,FACTOR 5还有不少其他闪光点。现在让我们一一赏析。
  3结构组成
  FACTOR 5桥式梁运输车由梁架本体和负责承载梁架的多轴运输模块组成(如图6)。
  1.模块组件化设计
  完整的桥式梁运输车体型非常庞大可观,Goldhofer把它设计成易于拆装的组件形态,而且所有组件的尺寸大小都遵循着可以使用集装箱运输的原则,整部桥式梁运输车拆解后只需要使用2个20′和3个40′框架集装箱以及3个40′集装箱就可全部把组件打包装箱(如图7),非常适合长途转运,这对于经常转战海外业务的运输公司来说经济性和便利性是不言而喻的。
  2.运输模块
  本着物尽其用的原则,运输模块直接采用Goldhofer已有的产品,这样即使不作为桥式梁运输车使用时,运输模块依然可单独正常使用。标准配置采用前后共2组多轴运输模块承载桥式梁的两端,每组由多个THP模块串联而成(如图8),可选配成12~20轴线的规格,以应对不同的运输需求。
  THP模块作为Goldhofer模块化重型运输车的核心单元,功能非常强大,它拥有不同轴线版本,可任意串、并联组合。每轴线由2组摆式轮轴组成,而摆式轮轴在横向、纵向上的补偿能力使其能自如应对崎岖的路面(如图10),THP模块的液压悬挂系统可人工自由调整高度(如图9),这一特性在装卸时特别有用,可以看出THP模块和Scheuerle的InterCombi模块非常类似。由于THP模块本身没有动力,需要外界提供,所以在前后2组模块的头尾各安装了一根拉杆/推杆装置(如图6),用于连接2部牵引车实现前拉后顶(如题首图)。
  3.桥式梁本体
  桥式梁本体的组件非常丰富,当FACTOR 5桥式梁运输车是高架型时(如题首图,这也是其标准形态),最主要的组件包括如下。
  一是悬臂。带基座的悬臂是最重要的组件,它负责与运输模块的连接以及对梁架的控制。悬臂底部是宽大的长方形基座,可方便地与运输模块的承载面固定在一起(如图11)。悬臂与基座间并非刚性连接,而是采用了稳定交叉平衡系统,即两者间通过十字形四点支撑,每个支撑点都有可伸缩的液压油缸,为避免路面的剧烈变化给运输物带来过大的加速度冲击,在每个油缸上都连接有蓄能器(内充气体),利用气压平衡可让液压油在油缸和蓄能器间流转,从而自动调整4个油缸的位置达到稳定平衡,以减小外部的冲击。   二是主梁。主梁也就是负载梁,位于桥式梁的中部区域,其投影在运输模块之外,可通过组合不同数量的主梁部件来调整负载区域的长度(如图14、15),范围可达11~17m,甚至可以更长。
  三是副梁。副梁是指运输模块正上方的梁架部分(如图12),用于连接悬臂和主梁,其长度也可通过组合不同数量的副梁组件来调节。一般来说,副梁的长度依赖于运输模块的长度,它要保证主梁的投影不落在运输模块上。所有的梁架组件都通过螺栓连接(如图12、14),以便于拆装。
  四是智能交叉紧固系统。它由多根可伸缩的紧固杆组成,这些紧固杆用螺栓交叉跨接在两侧副梁之间(如图13),当调整桥式梁的宽度时,只要拿掉紧固杆内固定伸缩长度的螺栓,杆长就可随着宽度变化自动调整,完成后再插回固长用的螺栓即可。由于紧固杆与副梁的连接方向有多个角度,可确保梁架的稳固性。
  五是梁托架。托架共有2个,分别安装在前后运输模块靠近主梁的位置上(如图12),当梁架尚未安装完成或高度降到最低时,此托架可起到支撑梁架的作用。
  六是支撑导引轮。它只是个辅助工具,仅用于货物装卸载阶段,在梁架尚未完整连接时被安装在主梁下方充当支撑和导引方向之用(如图15、17、18),一旦梁架合拢便会被拆除。
  七是挂带。挂带共4组,每组2根,被套在主梁上,每组挂带的下端可以和底部支撑件的内管的一端用螺栓固定在一起(如图21),通过这种方式可方便安全地完成自主装卸(具体过程参见后面章节)。
  八是底部支撑件。共有2组,每组由内外两根横截面为长方形的钢管组成,可内外相套。两根外管一开始就垫在运输物下方作为支撑件(如图18),当桥式梁装载货物时,只要把内管插进外管中(如图20),然后内管和挂带固定在一起,就完成了装载。
  4功能特点
  FACTOR 5桥式梁运输车具有高达5:1的负载自重比,这得益于Goldhofer精湛的机械设计能力,相比1991年时的版本(如图5),梁架看起来更细巧轻便,当然这与材料、焊接、液压等技术的进步密不可分。同样的载重能力而自重更轻,运输所需的成本也就越低。不同配置的FACTOR 5桥式梁运输车承载的最大负荷可达350~650t,这样的运载能力足以应付绝大多数运输任务。
  桥式梁悬臂上纵向的几组液压油缸可控制梁架的高度,行程范围可达0~1.8m(如图22),这一特性非常有用,不单单被用来装卸货物,在运输过程也可以随时调整高度以适应外部环境。比如经过限高的公路桥下方时,就可以把高度调整到让货物的底部几乎贴近地面;或者在转弯时,梁架不得不需要越过某些有一定高度的障碍物时,最大1.8m的提升高度就变得有用武之地了。
  悬臂上横向的几组液压油缸则可调整梁架的宽度,范围可达3~6.75m(如图23),再加上调整主梁组件的数量可改变负载区域的长度,FACTOR 5桥式梁运输车对货物大小的适应能力是超强的。
  5 装载过程
  桥式梁运输车的自装卸特性是一大亮点,这里以高架型FACTOR 5桥式梁运输车为例,详细剖析其装载货物的全过程。
  装载货物之前,桥式梁运输车必须先到达装载的现场,以运输车如此庞大的体型,显然不会在空载时直接以完整形态开往现场。如果距离较远甚至跨海,那么把整车拆散成组件再采用集装箱化运输到现场才是最佳选择;而如果距离较近,则可以先把桥式梁运输车组装成空车运输状态,也就是把前后两部分车体均组装到副梁已就位的状态(如图13),副梁由梁托架支撑,主梁暂不安装,然后由2辆牵引车各自拉着半截车身上路开往现场即可(如图16),此时就相当于在用全挂拖车方式运输半安装状态的桥式梁。
  到达现场后,假设已经是两截半安装状态的桥式梁运输车待命,接着便把主梁安装到前半截车体的副梁上,同时在主梁下方装上支撑导引轮(如图15)。然后调整前后两部分梁架的宽度,使其能容纳运输物的宽度。
  接下来其中一辆牵引车顶着后半截车体靠近货物的一侧,把开口正对货物(如图18);另一辆牵引车拉着前半截车体在支撑导引轮的帮助下调整好方向,慢慢后退着把开口对准货物的另一侧推进(如图17、18),这样前半截车体上的主梁逐渐把货物套在中间,并向后半截车体靠拢,经过微调,最终前后车体上的梁架合龙,并用螺栓固定住(如图19),此时的梁架已形成一个整体,把货物包围在中间,支撑导引轮使命业已完成而被拆除。
  装载前的货物已预先用桥式梁运输车的底部支撑件外管支撑底部,是时候把两根内管分别插入外管中了(如图20),内管比外管略长,挂在主梁上的4组挂带分别用螺栓和内管的一头固定在一起(如图21),至此货物便装载完毕,只要桥式梁两端悬臂上的液压油缸发力抬升梁架高度,货物便被“挑”了起来(如图22),然后在两辆牵引车的前拉后顶之下,这位大力士“挑夫”便可上路了(如题首图)。
  桥式梁运输车的整个装载过程快捷方便,无需起重机吊装货物,货物只需停在原地便可被装载固定,这就大大提升了安全性。卸载过程正好相反,这里不再赘述。
  6 不同形态和版本的FACTOR 5桥式梁运输车
  1.灵活多变的形态
  FACTOR 5的强大之处并不止步于上述这些特性,由于其组件模块化的设计思想,它很容易就可扩展出不同形态来。
  通过替换不同的主梁和副梁组件(如图25),FACTOR 5就可以组合出前面介绍的四种类型的桥式梁运输车。标准形态的FACTOR 5对应的是高架型桥式梁运输车(如图6);换上z字型的梁架组件就变成了直接以主梁上部承载的凹型桥式梁运输车(如图26);如果在上一种形态的主梁下部预先安装上支撑架,就又变成了底部带支撑架的凹型桥式梁运输车;而如果干脆不安装主梁,只是在副梁侧面装上可适配货物侧装孔的组件,则可化身为钳夹型桥式梁运输车(如图24)。
  承载桥式梁两端的多轴运输模块也可以多种多样,标准的选择是前面介绍的THP模块配合牵引车(如题首图),也可以选用Goldhofer的自行式运输车PST(如图27)。PST自带动力模块,省去了前后的牵引车,这样整车的长度可以更短一些;而且PST可以被遥控操作,转向控制的灵活性也更高,对于短距离的运输来说比起使用THP模块更有优势。
  2.新版本
  FACTOR 5桥式梁运输车还在不断地进化中,根据客户的不同需求而出现一些定制化的版本。
  比如Goldhofer交付给KAHL公司的新一代FACTOR 5桥式梁运输车在悬臂的设计上和标准版有很大的不同(可比较图23和图28),梁架高度的变化范围增至0~2.145m,在提升货物的高度上更有优势;另外,用来和运输模块固定的悬臂基座也采用了模块化的设计,可通过加装侧面支撑架加大运输模块与悬臂之间的承载面积(如图28),从而更好地把负载分担到运输模块各轴上。
  结语
  Goldhofer的FACTOR 5系列在常见的桥式梁运输车功能的基础上,不断推陈出新,利用其在重型运输车领域已有的成果和先进的模块化设计理念,为我们呈现了一个教科书般精彩的产品,值得我们借鉴学习。
  收稿日期:2016.03.30
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