隧道用側卸式裝載機設計中應考慮的幾個問題

隧道用側卸式裝載機設計中應考慮的幾個問題

　　側卸式裝載機是在普通型裝載機基礎上研制而成并可正向、也可左右側向卸料的多功能新型機種，除了與普通型裝載機一樣，廣泛適用于建筑工地、港口、碼頭、車站、貨場等場所進行鏟裝或短距離轉運松土、砂石、煤炭、垃圾等松散物料外，還特別適用于隧道開挖和窄小場地的施工作業，并且可與配套運輸車輛并行穿梭作業，不需要轉向調頭等操縱動作，大大減少了作業循環時間，提高了工作效率;尤其是在現代水利樞紐工程、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境的隧洞施工項目，通常在一些尺寸較大里程較長的涵洞施工中，為了縮短施工周期，施工隊伍經常會采用側卸式裝載機作為出料裝載的理想機械設備。鑒于其銷售數量和利潤均較為可觀，有一定的市場前景，因此目前國內外實力較強的鏟運公司均設計生產系列噸位的側卸裝載機。

　　但目前在設計側卸裝載機時，大多數公司都是將普通型裝載機液壓系統改為三聯，然后將鏟斗更換為托架與鏟斗總成，再配置液壓側卸油缸及其附加管路。但實際上，由于隧洞施工不同于露天施工的特殊性，致使側卸裝載機還不能完全適應其特定作業工況性，依據在施工工地的考察和以往設計工作中積累的經驗，筆者認為在側卸裝載機設計過程中應考慮以下幾個方面的問題。

　　1.駕乘人員的安全性設計

　　1.1在隧洞隧道施工作業時，洞內的塌方、巖爆、洞頂落石等會經常發生，若無有效的安全防護措施，勢必會造成對機械設備和駕乘人員的傷害，特別是駕駛室在隧道施工過程中最容易受到損壞，須給予重點關注和保護，因此在設計隧洞隧道施工用側卸裝載機時，最好將FOPS及POPS(防落物和防翻滾)的“安全關懷型”駕駛室作為機器的標準配置以確保駕駛員的可靠安全。

　　1.2如若考慮成本因素，制造商亦可設計簡單的駕駛室防護結構，即通常所說的棚頂裝置。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玻璃為準)，該鋼板可用四根加強立柱(其設計位置以不遮擋司機視線為佳)將其支撐，立柱固定于車架上，這塊鋼板就相當于給駕乘人員再增加一頂安全帽，更好地增強安全性。

　　1.3對于沒有配置防護裝置的側卸裝載機，若想更簡單明了的設計或根據用戶的特定要求，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工作視野和洞頂落石不直接砸到擋風玻璃為準。當石塊落到該鋼板上時，鋼板能起到一定的緩沖作用，從而降低危險率，提高司機安全性。從徐工近兩年銷售到重慶地區的側卸裝載機在隧道環境的作業情況來看，無論是徐工給用戶的這種特定簡易設計還是施工用戶采用該方法進行的簡單改裝，在實際應用中均起到了明顯的防護效果。

　　1.4最好在駕駛室內方便顯著的位置設計該機器的安全使用維護說明條例以確保操作的人、機安全。例如對隧道用側卸裝載機可作如下安全警示：嚴禁機器在隧道內折腰轉向時進行側卸作業;嚴禁在有橫向坡度角的隧道場地上進行側卸作業;當進行側卸作業時應確保側卸一側的輪胎氣壓不得低于非側卸一側輪胎的氣壓等等。這些提示性文字的設計能時刻提醒司機注意安全操作。

　　2.提高人性化設計功能，盡量給操作者提供便利

　　2.1應將集中潤滑系統設計為標準配置。由于隧道內灰塵、碎石沫以及機器的排放污染物濃度較高，并且周邊空間也很窄小，若設計自動加脂集中潤滑系統就能克服操作者在多粉塵環境下于駕駛室外逐一給側卸裝載機各鉸接部位加注黃油的繁瑣工作和不便，大大提高勞動效率，同時能有效避免操作人員吸入大量粉塵，有利于身心健康，體現“以人為本”的設計宗旨。

　　2.2隧道內石塊較多且作業場地狹小，難免磕磕碰碰增加鏟斗斗齒的損壞幾率，可以說為惡劣的巖石型作業工況，因此鏟斗斗齒的材質應選擇具有高性能、長壽命的耐磨材料，其結構型式應設計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使用壽命)，這樣能大大減少鏟斗斗齒的損壞率，延長斗齒更換周期，減少操作人員在狹小場地內的勞動量以及提高作業效率。

　　2.3隧道在進行爆破后，煙塵很多且有害，同時側卸裝載機在工作過程中也會產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，又影響裝載機的正常工作，因此設計全密封整體式駕駛室，并在室內配置具有氧吧功能的無氟冷暖環保型空調對維護操作人員的身心十分必要，也是隧道用側卸裝載機人性化設計很重要的一環。

　　3.機器的有效保護性設計

　　3.1在隧道中作業時，側卸裝載機工作裝置及轉向系統的各個液壓缸都裸露于洞內，一旦有石塊落下，就會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，就應當設計有效的液壓缸防護罩安裝在各液壓缸上。目前在重慶某隧道施工的徐工ZL50G側卸裝載機自安裝液壓缸防護罩后，再也沒有石塊砸傷活塞桿、特別是翻斗缸活塞桿的反饋。

　　3.2發動機系統是側卸裝載機中成本較高的部件，如若被石塊砸壞，對用戶有不小的經濟損失。故發動機機罩除了本身應具有足夠強度外，還應根據實際工況需要采取適當的防護性措施設計，如機罩項板應適當加厚加固。實踐證明，對這些重點部位或局部進行有針對性地加強防護后，盡管不能完全抵御大的塌方事故，但對經常性、小范圍的塌方和落石的防護效果還是非常明顯的。

　　3.3在隧道施工中側卸裝載機的作業環境比較惡劣，其空氣質量比露天作業要差許多，空氣潮濕且機械在工作過程中產生的有害粉塵、油煙及有毒廢氣較多、這在很大程度上會影響側卸裝載機發動機的進氣質量，嚴重時發動機會因廢氣的再次吸入致使其功率下降，排氣冒黑煙，甚至引起發起動機缸內積碳，大大縮短發動機的使用壽命。為此在設計時應采用大流量、低阻力、自動排塵、紙質濾芯的高效防粉塵沙漠型空氣濾清器，可減少發動機進氣阻力和防沙塵，有效避免缸套、活塞等零件的早期磨損，從而有助于延長發動機的使用壽命，為整機的高效作業提供強有力動力支持。

　　3.4設計時可將輪胎保護鏈作為標準配置。側卸裝載機在隧道內作業時，由于洞內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，造成輪胎的提前報廢。若不采取有效的保護措施，減少輪胎的消耗量，不僅會影響作業效率，還會大大增加施工單位的輪胎費用。隧道施工單位的實踐證明：加裝輪胎保護鏈，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濟效益仍是比較明顯的。針對特定用戶的設計，基于成本考慮，可根據現場隧道路面的惡劣程度，進而選擇普通型或增強耐磨型輪胎保護鏈。

　　4.優良高效的側卸工作裝置設計

　　4.1針對隧道內作業為惡劣的巖石型作業工況，同時場地狹小，側卸裝載機不方便頻繁調頭，為此必須將側卸工作裝置(主要指側卸作業鏟斗和連接托架)設計為加強耐磨型，以確保作業的連續性與可靠性，從而良好地保證施工進度和施工單位的經濟效益。

　　4.2工作裝置各連接或鉸接部位應注意預留適當的間隙，以防止因經常超強負荷作業帶來一定程度的變形而影響作業進度和效率，例如托架與側卸鏟斗連接的側卸、正卸銷軸的公差配合選擇，側卸油缸適當余量的預留等可預見性設計就能減少機器設備的非正常磨損，降低誤工期，這也是隧道用側卸裝載機高效作業的一個重要保證性設計，對提高工作裝置的使用壽命有良好效果。

　　總之，只要對隧道施工的作業環境和工況進行認真實地考察和研究并有針對性地進行工況性設計或改進，就能設計出具有滿意使用效果的隧道用側卸式裝載機。

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