輪式龍門吊車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的改造

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　　一、問題與分析

　　有一家公司在1990年代早期購買了兩臺EDERER輪式龍門吊集裝箱起重機(jī)(以下簡稱輪式龍門吊)，自投入使用以來，故障頻繁，無法滿足生產(chǎn)需要。目前存在的主要問題是：大車機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)向時經(jīng)常發(fā)生故障，設(shè)備不能正常工作。輪式龍門吊在集裝箱碼頭的廣泛使用，主要是因為它具有軌道式龍門吊提高堆場利用率、堆垛能力等優(yōu)點，而且跨運(yùn)車機(jī)動靈活，能轉(zhuǎn)場作業(yè)。所以，設(shè)備在運(yùn)行時經(jīng)常要轉(zhuǎn)場，轉(zhuǎn)場頻繁故障對生產(chǎn)的影響日益顯現(xiàn)：一到機(jī)器需要轉(zhuǎn)場時，維修人員需要現(xiàn)場排除故障，大量的生產(chǎn)時間，并使維修人員感到疲勞。在這種情況下，操作者都不愿意使用這兩種輪胎式龍門吊，維修員也感到頭疼。以后只能規(guī)定，這兩種輪胎式龍門吊只能在一處操作，盡可能地避開轉(zhuǎn)場作業(yè)，但情況還是越來越糟，連作業(yè)量都降到**幾十箱的水平，對于價值幾百萬元的設(shè)備來說，這是一種嚴(yán)重浪費(fèi)。

　　為使輪胎式龍門吊車能正常投入生產(chǎn)，滿足集裝箱作業(yè)量不斷增長的堆場裝卸機(jī)械需求，組建攻關(guān)小組，要求在不影響原設(shè)備穩(wěn)定性及基本操作能力的前提下，提高大車機(jī)構(gòu)的整體性能，為了減輕生產(chǎn)壓力，提高大車系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

　　本機(jī)是對原大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，僅僅依靠液壓缸的伸長和電氣限位開關(guān)來保證大車的轉(zhuǎn)向位置，并提供大車轉(zhuǎn)向信號。如果對金屬部件進(jìn)行改造，則工程龐大、耗資巨大，而且會影響到原有金屬構(gòu)件的穩(wěn)定性和大車系統(tǒng)的**。為此，決定從液壓系統(tǒng)入手對其進(jìn)行改造，從而獲得精確的轉(zhuǎn)向定位。技術(shù)組對EDERER輪胎式龍門吊車轉(zhuǎn)向液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體圖紙進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的研究，參考其它有關(guān)液壓傳動機(jī)械的技術(shù)資料，結(jié)合多年維修經(jīng)驗，互相探討，*終發(fā)現(xiàn)原大車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計中存在一些不合理的地方，是造成轉(zhuǎn)場故障頻繁發(fā)生的關(guān)鍵。

　　EDERER輪胎式龍門吊的轉(zhuǎn)向液壓油路圖顯示，在定位鎖銷的換向閥上使用O型三位四通換向閥是可行的。由于O型換向閥在斷電狀態(tài)下即插銷或拔銷就位時，各油1:3完全封閉，此時插銷油缸內(nèi)的兩個油腔都封閉，液壓缸充滿油液，系統(tǒng)不卸荷。這類換向閥的特點是：從靜止到起動平穩(wěn)，制動過程中轉(zhuǎn)動慣量造成液壓沖擊，換向位置精度高。實踐證明，只要插入銷軸的活塞油封對液壓缸進(jìn)行老化和損壞，就可使液壓缸內(nèi)漏，定位精度高。但是，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于大車機(jī)構(gòu)布置的特殊性，需要在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓油路上考慮大車在轉(zhuǎn)向過程中要防止整臺車平穩(wěn)地移動，因此轉(zhuǎn)場時應(yīng)采取各組不同步的電氣控制模式。轉(zhuǎn)場過程中各輪胎與轉(zhuǎn)場板間的摩擦?xí)a(chǎn)生較大的反向力矩。在原液壓系統(tǒng)中，原轉(zhuǎn)向油路只是一種Y形三位四通換向閥控制，在此反向力矩作用下，在提前轉(zhuǎn)向就位時，轉(zhuǎn)向缸內(nèi)的油液，從換向閥體到閥j：之間的微小間隙逐漸漏回油箱，活塞桿的回縮導(dǎo)致輪胎轉(zhuǎn)向定位板轉(zhuǎn)動不到位。輪胎轉(zhuǎn)場全部動作完成，電氣上經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r延后，插銷控制油路上的換向閥得電作用，使定位插銷動作，但由于定位板沒有轉(zhuǎn)到位，插銷無法插入定位孔，因而無法將插銷插入位置。上述分析是易發(fā)生輪式龍門吊轉(zhuǎn)場故障的關(guān)鍵所在。

　　二、改進(jìn)方案

　　關(guān)鍵已經(jīng)找出來了，下一步是“對癥下藥”。通過對故障原因的深入分析和研究，又查閱了有關(guān)的技術(shù)資料，*后在保留原液壓機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)向液壓回路中增加一套液控單向閥，如圖2—34所示。本發(fā)明旨在利用液控單向閥可靠地鎖住執(zhí)行器任意位置，從而提高了轉(zhuǎn)向油缸的定位精度。為何不直接采用一種可以提供更高定位精度的。用換向閥代替原來的Y型換向閥嗎?或者是上面分析的原因，轉(zhuǎn)場時，逆轉(zhuǎn)矩仍然可能引起。型換向閥閥體與閥芯之間有微小泄漏，造成定位誤差。而且液控單向閥能提供很好的密封油路效果。正常情況下O型換向閥的閉合效果可以達(dá)到：如果不考慮外部載荷的影響，在換向過程中，由于慣性力產(chǎn)生較大沖擊，換向閥換向重復(fù)位置比較準(zhǔn)確;如果考慮外載作用導(dǎo)致閥芯泄漏，則其定位精度會降低。但單向液控閥門的密封效果可以達(dá)到：在有保壓要求的情況下，可利用錐閥封閉良好的密封性，使油路長時間保持壓力，并具有很高的定位精度。因此決定在輪式龍門吊的大車轉(zhuǎn)向液壓回路液壓缸的兩個接油口處，每對接一只液控單向閥，這兩個液控單向閥均安裝在同一閥體內(nèi)，因此也稱為雙向液壓鎖。在液控單向閥的作用下，液壓缸的兩個接口都被液控單向閥鎖死，液力缸體內(nèi)的油液不會因外力作用而外力外力作用而外力外露，無法進(jìn)入缸內(nèi)，從而有效阻止了活塞桿的運(yùn)動，取得了良好的定位效果，這也是雙向液壓鎖在這里發(fā)揮的作用。因為換向閥和液壓缸之間安裝了液控單向閥，從而解決了換向閥在外力作用下產(chǎn)生內(nèi)泄的問題，而且活塞桿不會因為活塞桿的收縮而被“鎖定”到所要求的工作位置，從而滿足轉(zhuǎn)場需要。

　　三、結(jié)論

　　早先的輪胎式龍門吊車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大多是采用機(jī)械擋塊定位系統(tǒng)和液壓定位系統(tǒng)，而后期的輪胎式龍門吊則大多在液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加加雙輪差速器裝置，以減少大車轉(zhuǎn)向阻力，提高系統(tǒng)可靠性。且近來部分輪胎式龍門吊已采用液壓千斤頂機(jī)械整體頂升轉(zhuǎn)場，此時大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已基本不受任何阻力，系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步提高。