隧道用侧卸式装载机设计中应考虑的几个问题

隧道用侧卸式装载机设计中应考虑的几个问题

　　侧卸式装载机是在普通型装载机基础上研制而成并可正向、也可左右侧向卸料的多功能新型机种，除了与普通型装载机一样，广泛适用于建筑工地、港口、码头、车站、货场等场所进行铲装或短距离转运松土、砂石、煤炭、垃圾等松散物料外，还特别适用于隧道开挖和窄小场地的施工作业，并且可与配套运输车辆并行穿梭作业，不需要转向调头等操纵动作，大大减少了作业循环时间，提高了工作效率;尤其是在现代水利枢纽工程、高速公路、铁路、泄洪等工程施工中存在各种尺寸大小和多样工作环境的隧洞施工项目，通常在一些尺寸较大里程较长的涵洞施工中，为了缩短施工周期，施工队伍经常会采用侧卸式装载机作为出料装载的理想机械设备。鉴于其销售数量和利润均较为可观，有一定的市场前景，因此目前国内外实力较强的铲运公司均设计生产系列吨位的侧卸装载机。

　　但目前在设计侧卸装载机时，大多数公司都是将普通型装载机液压系统改为三联，然后将铲斗更换为托架与铲斗总成，再配置液压侧卸油缸及其附加管路。但实际上，由于隧洞施工不同于露天施工的特殊性，致使侧卸装载机还不能完全适应其特定作业工况性，依据在施工工地的考察和以往设计工作中积累的经验，笔者认为在侧卸装载机设计过程中应考虑以下几个方面的问题。

　　1.驾乘人员的安全性设计

　　1.1在隧洞隧道施工作业时，洞内的塌方、岩爆、洞顶落石等会经常发生，若无有效的安全防护措施，势必会造成对机械设备和驾乘人员的伤害，特别是驾驶室在隧道施工过程中最容易受到损坏，须给予重点关注和保护，因此在设计隧洞隧道施工用侧卸装载机时，最好将FOPS及POPS(防落物和防翻滚)的“安全关怀型”驾驶室作为机器的标准配置以确保驾驶员的可靠安全。

　　1.2如若考虑成本因素，制造商亦可设计简单的驾驶室防护结构，即通常所说的棚顶装置。该装置为在驾驶室上方，离驾驶室顶部约20cm处加装一厚度为8～10cm的钢板(具体尺寸大小以洞顶落石不能直接砸到挡风玻璃为准)，该钢板可用四根加强立柱(其设计位置以不遮挡司机视线为佳)将其支撑，立柱固定于车架上，这块钢板就相当于给驾乘人员再增加一顶安全帽，更好地增强安全性。

　　1.3对于没有配置防护装置的侧卸装载机，若想更简单明了的设计或根据用户的特定要求，可直接在驾驶室顶部加焊一块加工有诸多整齐小孔(用于焊接)的稍厚(以驾驶室能承载为宜)钢板，该钢板的尺寸大小以不遮挡司机工作视野和洞顶落石不直接砸到挡风玻璃为准。当石块落到该钢板上时，钢板能起到一定的缓冲作用，从而降低危险率，提高司机安全性。从徐工近两年销售到重庆地区的侧卸装载机在隧道环境的作业情况来看，无论是徐工给用户的这种特定简易设计还是施工用户采用该方法进行的简单改装，在实际应用中均起到了明显的防护效果。

　　1.4最好在驾驶室内方便显著的位置设计该机器的安全使用维护说明条例以确保操作的人、机安全。例如对隧道用侧卸装载机可作如下安全警示：严禁机器在隧道内折腰转向时进行侧卸作业;严禁在有横向坡度角的隧道场地上进行侧卸作业;当进行侧卸作业时应确保侧卸一侧的轮胎气压不得低于非侧卸一侧轮胎的气压等等。这些提示性文字的设计能时刻提醒司机注意安全操作。

　　2.提高人性化设计功能，尽量给操作者提供便利

　　2.1应将集中润滑系统设计为标准配置。由于隧道内灰尘、碎石沫以及机器的排放污染物浓度较高，并且周边空间也很窄小，若设计自动加脂集中润滑系统就能克服操作者在多粉尘环境下于驾驶室外逐一给侧卸装载机各铰接部位加注黄油的繁琐工作和不便，大大提高劳动效率，同时能有效避免操作人员吸入大量粉尘，有利于身心健康，体现“以人为本”的设计宗旨。

　　2.2隧道内石块较多且作业场地狭小，难免磕磕碰碰增加铲斗斗齿的损坏几率，可以说为恶劣的岩石型作业工况，因此铲斗斗齿的材质应选择具有高性能、长寿命的耐磨材料，其结构型式应设计为可更换的组合式齿座齿套(齿座与主刀板之间最好也采用高强度螺栓连接形式，而不是一般的焊接形式;而齿套与齿座最好采用横销的连接固定方式以确保延长使用寿命)，这样能大大减少铲斗斗齿的损坏率，延长斗齿更换周期，减少操作人员在狭小场地内的劳动量以及提高作业效率。

　　2.3隧道在进行爆破后，烟尘很多且有害，同时侧卸装载机在工作过程中也会产生含油烟及有毒成分的废气排出，这些烟尘及废气既危害操作人员的身体健康，又影响装载机的正常工作，因此设计全密封整体式驾驶室，并在室内配置具有氧吧功能的无氟冷暖环保型空调对维护操作人员的身心十分必要，也是隧道用侧卸装载机人性化设计很重要的一环。

　　3.机器的有效保护性设计

　　3.1在隧道中作业时，侧卸装载机工作装置及转向系统的各个液压缸都裸露于洞内，一旦有石块落下，就会损坏砸伤液压缸活塞杆，造成活塞杆表面的损伤和变形。为避免活塞杆受伤，就应当设计有效的液压缸防护罩安装在各液压缸上。目前在重庆某隧道施工的徐工ZL50G侧卸装载机自安装液压缸防护罩后，再也没有石块砸伤活塞杆、特别是翻斗缸活塞杆的反馈。

　　3.2发动机系统是侧卸装载机中成本较高的部件，如若被石块砸坏，对用户有不小的经济损失。故发动机机罩除了本身应具有足够强度外，还应根据实际工况需要采取适当的防护性措施设计，如机罩项板应适当加厚加固。实践证明，对这些重点部位或局部进行有针对性地加强防护后，尽管不能完全抵御大的塌方事故，但对经常性、小范围的塌方和落石的防护效果还是非常明显的。

　　3.3在隧道施工中侧卸装载机的作业环境比较恶劣，其空气质量比露天作业要差许多，空气潮湿且机械在工作过程中产生的有害粉尘、油烟及有毒废气较多、这在很大程度上会影响侧卸装载机发动机的进气质量，严重时发动机会因废气的再次吸入致使其功率下降，排气冒黑烟，甚至引起发起动机缸内积碳，大大缩短发动机的使用寿命。为此在设计时应采用大流量、低阻力、自动排尘、纸质滤芯的高效防粉尘沙漠型空气滤清器，可减少发动机进气阻力和防沙尘，有效避免缸套、活塞等零件的早期磨损，从而有助于延长发动机的使用寿命，为整机的高效作业提供强有力动力支持。

　　3.4设计时可将轮胎保护链作为标准配置。侧卸装载机在隧道内作业时，由于洞内路面上布满爆破后的碎渣，这些碎渣有的有刀锋般尖棱角，轮胎一旦被划往往是致命的损伤，造成轮胎的提前报废。若不采取有效的保护措施，减少轮胎的消耗量，不仅会影响作业效率，还会大大增加施工单位的轮胎费用。隧道施工单位的实践证明：加装轮胎保护链，尽管较贵，但轮胎的使用寿命大大提高，从轮胎降低的成本中获得的经济效益仍是比较明显的。针对特定用户的设计，基于成本考虑，可根据现场隧道路面的恶劣程度，进而选择普通型或增强耐磨型轮胎保护链。

　　4.优良高效的侧卸工作装置设计

　　4.1针对隧道内作业为恶劣的岩石型作业工况，同时场地狭小，侧卸装载机不方便频繁调头，为此必须将侧卸工作装置(主要指侧卸作业铲斗和连接托架)设计为加强耐磨型，以确保作业的连续性与可靠性，从而良好地保证施工进度和施工单位的经济效益。

　　4.2工作装置各连接或铰接部位应注意预留适当的间隙，以防止因经常超强负荷作业带来一定程度的变形而影响作业进度和效率，例如托架与侧卸铲斗连接的侧卸、正卸销轴的公差配合选择，侧卸油缸适当余量的预留等可预见性设计就能减少机器设备的非正常磨损，降低误工期，这也是隧道用侧卸装载机高效作业的一个重要保证性设计，对提高工作装置的使用寿命有良好效果。

　　总之，只要对隧道施工的作业环境和工况进行认真实地考察和研究并有针对性地进行工况性设计或改进，就能设计出具有满意使用效果的隧道用侧卸式装载机。

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