俞錫齊　鄭銳恒　俞榮華

摘要：通過對柯橋輕紡城體育中心體育場開合屋蓋機械系統(tǒng)中支撐活動屋蓋開閉行走的臺車側(cè)向糾偏調(diào)整的工況、適應(yīng)性的設(shè)計方案、樣機的試制和改進進行分析和研究。綜述了行走臺車的特殊工況特點和適應(yīng)性性的臺車設(shè)計方案，總結(jié)了臺車樣機側(cè)向調(diào)節(jié)阻尼系統(tǒng)設(shè)計的基本思路、調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題和改進的措施。

關(guān)鍵詞：開合屋蓋；機械系統(tǒng)；適應(yīng)性；設(shè)計施工與調(diào)試；紹興縣體育場

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.127

1體育場概況及開合屋蓋機械系統(tǒng)的介紹

輕紡城體育中心體育場位于紹興市的柯北新城，屋面采用活動開啟式，總建筑面積77640平方米，觀眾座位40000席，體育場于2014年完成竣工驗收并投入使用，為目前國內(nèi)可開啟面積最大的開閉式體育場。

體育場活動屋蓋的閉合通過卷揚機牽引關(guān)閉，活動屋蓋的打開由活動屋蓋節(jié)點下支撐的自驅(qū)動臺車提供下滑力，卷揚機緩慢釋放鋼絲繩實現(xiàn)。

活動屋蓋開閉機械傳動系統(tǒng)中，共設(shè)置了4套單倍率卷揚驅(qū)動裝置。卷揚驅(qū)動牽引方式為：鋼絲繩的一端固定于雙聯(lián)卷筒的一側(cè)繩槽內(nèi)，鋼絲繩的另一端繞過下部轉(zhuǎn)向滑輪、上部轉(zhuǎn)向滑輪、拖輪托輥等，然后穿過固定于對面活動屋蓋上的均衡梁，再繞過上述裝置，最后固定于雙聯(lián)卷筒的另一側(cè)。由電機驅(qū)動裝置驅(qū)動雙聯(lián)卷筒回轉(zhuǎn)，鋼絲繩卷繞在卷筒上，牽引對面活動屋蓋行走，并配合支撐于活動屋蓋下的主動臺車的動作，從而完成屋蓋的閉合動作。

2開合行走臺車的結(jié)構(gòu)

臺車是開合屋蓋機械系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能部件，是活動屋蓋的支承行走裝置。

為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝誤差及活動屋蓋運行過程中的變形誤差、保護臺車和導向輪不發(fā)生過載的情況，在臺車上設(shè)置有側(cè)向檢測及調(diào)整裝置、豎向檢測及調(diào)整裝置、導向輪測力裝置。每個臺車上裝有液壓站和電控箱，為臺車的運行調(diào)整提供動力和控制功能。在活動屋蓋運行過程中，臺車將檢測到的各種數(shù)據(jù)傳送給主控設(shè)備，主控設(shè)備進行數(shù)據(jù)處理并發(fā)出指令給調(diào)整機構(gòu)，完成臺車運行過程中的各種調(diào)整功能。

3開合行走臺車的側(cè)向糾偏調(diào)整系統(tǒng)

3.1側(cè)向糾偏調(diào)整的工況

臺車承載活動屋蓋在軌道上運行，由于以下三種原因有可能造成臺車側(cè)向荷載超限：

（1）固定屋蓋受自重、環(huán)境溫度變化，風荷載等因素影響，發(fā)生較大變形，而軌道固定于固定屋蓋上，跟隨的變形造成臺車導向輪卡軌；

（2）活動屋蓋在運行過程中整體發(fā)生旋轉(zhuǎn)或側(cè)移，導致臺車導向輪荷載發(fā)生規(guī)律性超限；

（3）開閉系統(tǒng)停止工作周期內(nèi)，由于各種不利荷載、地基沉降等因素，導致建筑結(jié)構(gòu)誤差超過設(shè)計值。

3.2側(cè)向糾偏調(diào)整的實現(xiàn)方案

臺車側(cè)向糾偏系統(tǒng)由液壓缸、碟形彈簧、導向輪測力銷軸、位移傳感器、液壓站和電控箱等組成。其中液壓缸與碟形彈簧構(gòu)成阻尼-彈性系統(tǒng)，在正常工作過程時，通過節(jié)流控制閥和碟形彈簧使液壓缸帶阻尼浮動，彈簧剛度系數(shù)為3kN/mm，水平允許偏移±100mm，可適應(yīng)活動屋蓋與軌道中間的側(cè)向變形。

4側(cè)向糾偏調(diào)整系統(tǒng)樣機的設(shè)計制作和調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題

4.1樣機系統(tǒng)的設(shè)計制作

樣機系統(tǒng)主要由臺車、彈性軌道、加載運行實驗裝置、集成控制系統(tǒng)等部分組成。為了簡化樣機系統(tǒng)、節(jié)約成本，同時又能較好的再現(xiàn)開合屋蓋機械系統(tǒng)工作時的真實狀況，將機械系統(tǒng)的支點設(shè)定為2處，即樣機系統(tǒng)中共有兩臺臺車，臺車在各自的彈性軌道上能協(xié)調(diào)動作。在臺車運行過程中，我們假定其豎向荷載大致保持不變，并且每臺臺車豎向荷載相等，在此臺車的豎向荷載采用懸掛配重的方式施加。臺車的側(cè)向荷載是由于兩臺臺車的運動的不同步、左右兩側(cè)軌道變形不一致以及豎向載荷產(chǎn)生的附加力所引起，在臺車運動時，根據(jù)接觸壓力的大小進行側(cè)向位移的調(diào)整。

臺車側(cè)向位移的調(diào)整序號1側(cè)向調(diào)整油缸及碟形彈簧組合機構(gòu)來實現(xiàn)的，當系統(tǒng)檢測到樣機臺車下部導向輪中的測力銷軸的卡軌力值未超過設(shè)定值時，系統(tǒng)依靠碟形彈簧實現(xiàn)較小位移量的自動調(diào)整，此時側(cè)向調(diào)整油缸不工作。當系統(tǒng)檢測到樣機臺車下部導向輪中的測力銷軸的卡軌力值達到設(shè)定值時，側(cè)向糾偏系統(tǒng)控制側(cè)向調(diào)整油缸開始動作，調(diào)整臺車車體與軌道的側(cè)向相對位置，釋放臺車車體與軌道的相對卡軌力。

4.2側(cè)向糾偏調(diào)整系統(tǒng)在樣機調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題

側(cè)向糾偏液壓原理如圖5所示，當臺車導向輪測力銷檢測的卡軌力（即活動屋蓋施加至臺車的側(cè)向荷載）小于設(shè)定值時，

圖5液壓原理圖中的三位四通閥處于中位功能，雙伸出桿糾偏油缸的兩腔被液控單向閥鎖住，

此時，糾偏油缸的活塞桿自動跟隨側(cè)向碟形彈簧的左右變形，即實現(xiàn)了微量自適應(yīng)阻尼滑動。而一旦油缸活塞桿承受側(cè)向碟簧力后，自然會使糾偏油缸的一腔壓力增加，而此時糾偏油缸的兩腔是被液控單向閥鎖住的，那么，糾偏油缸內(nèi)某腔增加的壓力則一直存在于缸內(nèi)得不到釋放，而一旦臺車導向輪測力銷軸檢測到的卡軌力大于設(shè)定值，需要糾偏油缸主動調(diào)整時，三位四通閥換向至左側(cè)或右側(cè)，由于液控單向閥的背壓閉鎖，糾偏油缸內(nèi)那腔增加的壓力并不能立刻得到釋放，這就有可能使得糾偏油缸的主動調(diào)整與碟形彈簧的反力構(gòu)成非線性的阻尼疊加效應(yīng)，在糾偏調(diào)整過程中產(chǎn)生了不規(guī)律的液壓沖擊。

5系統(tǒng)改進

針對樣機調(diào)試過程中遇到的問題，在紹興體育場實際采用的臺車糾偏液壓系統(tǒng)中，對液壓原理進行了改進，采用多個兩位兩通電磁閥的組合替換原先的三位四通閥和液控單向閥的組合。該兩位兩通電磁閥中的一位帶雙向錐閥閉鎖，另一位雙向流通；既能實現(xiàn)糾偏油缸兩腔閉鎖的功能，又去除了原樣機方案中采用液控單向閥產(chǎn)生的油路背壓現(xiàn)象。

6總結(jié)

本文根據(jù)柯橋輕紡城體育中心體育場開合屋蓋機械系統(tǒng)中支撐活動屋蓋行走的臺車側(cè)向糾偏調(diào)整的特殊工況，介紹了側(cè)向糾偏調(diào)整系統(tǒng)的適應(yīng)性應(yīng)用，包括側(cè)向荷載和位移的適應(yīng)性糾偏調(diào)整原理、糾偏調(diào)整系統(tǒng)樣機的結(jié)構(gòu)和調(diào)試。另外，本文也概述了側(cè)向糾偏調(diào)整系統(tǒng)樣機調(diào)試過程中遇到的問題和在實際工程中采用的改進方法，希望對以后類似工程的設(shè)計和建造有參考價值。

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