XE470P液压抓管机安全性分析

　　引言

　　随着经济的发展，能源危机越来越严重，我国每年需进口大量的石油。油气的陆路运输主要依靠管道，目前我国的管道建设进入了新的高潮期。

　　作为一种新型管道施工建设设备，XE470P液压抓管机开始在管道建设中发挥越来越大的作用，可以方便、快速的完成管道的装车与卸车、管道运输、管道铺设、管道起吊及管道沟的挖掘与回填等方面的作业（图1）。

　　随着社会的发展，施工建设对设备安全性要求越来越高，XE470P液压抓管机作为管道施工建设的一种新型设备，其安全性的高低直接关系到施工人员和设备的安全，为此我们将分析其安全性，看是否满足施工建设对设备安全性的要求。

　　1.安全性分析

　　XE470P液压抓管机为徐工集团推出的一款新型管道施工建设设备，主要由徐工集团XE470C液压挖掘机变型而来，在XE470C液压挖掘机的作业特性基础上，凭借徐工集团技术和产品优势， XE470P液压抓管机能够满足客户大规模管道施工作业中的多种工况需求。下面重点从机械结构、液压系统和控制系统方面分析其安全性。

　　1.1机械结构方面

　　XE470P液压抓管机主要由XE470C液压挖掘机变型而来，工作装置部分主要将前端铲斗更换为抓手。因动臂、斗杆等部件经过长期工况检验，满足作业要求，在此不再进行分析，此次主要分析抓手机构。为减轻前端抓手重量，抓手采用低合金高强度结构钢Q345C材料，提供最大的强度重量比，大口径的销轴和宽阔的连接处分担大量的负载压力。

　　采用Pro/E进行有限元建模[1]，以四面体单元为主，划分网格后共有单元数量33258个，Q345C材料的弹性模量为210000，泊松比为0.3，密度为7.8×10-6kg/mm3（图2）。

　　从应力云图（图3）可知，最大应力为93MPa，根据相关资料[2]，正常环境下，Q345C屈服应力为345MPa，疲劳极限强度为200MPa。因工作环境良好，无较大的冲击，且振动较小，以屈服应力作为判断标准，并保证一定的安全系数，这里取1.5[2]，XE470P液压抓管机抓手其安全系数为3.7，完全满足结构安全要求。

　　1.2液压系统方面

　　为保证液压系统的安全性， XE470P液压抓管机在动臂油缸大腔、斗杆油缸小腔及抓手工作油缸大腔加装了负载保持阀（图4），防止管路意外爆裂时，工作装置掉落造成的重大事故。

　　以动臂油缸负载保持阀为例（图5），工作原理如图：

　　Z口与动臂油缸大腔直接相连，ST口连接大腔外部管路，A口与油缸小腔连接，L是泄油口，Vst是先导油口，顺序阀的开启压力设定420Bar。当动臂油缸外部管路爆裂且压力低于420Bar时，由于未达到顺序阀开启压力，Z-Vst油路切断，两位两通换向阀在弹簧力作用下处于单向阀位，切断换向阀油路，使动臂油缸大腔油液无法外泄，从而防止了与动臂油缸掉落，起到防护作用。