輪式龍門吊車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的改造

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　　一、問(wèn)題與分析

　　有一家公司在1990年代早期購(gòu)買了兩臺(tái)EDERER輪式龍門吊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱輪式龍門吊)，自投入使用以來(lái)，故障頻繁，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。目前存在的主要問(wèn)題是：大車機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)向時(shí)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?yàn)樗哂熊壍朗烬堥T吊提高堆場(chǎng)利用率、堆垛能力等優(yōu)點(diǎn)，而且跨運(yùn)車機(jī)動(dòng)靈活，能轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)。所以，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常要轉(zhuǎn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)場(chǎng)頻繁故障對(duì)生產(chǎn)的影響日益顯現(xiàn)：一到機(jī)器需要轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，維修人員需要現(xiàn)場(chǎng)排除故障，大量的生產(chǎn)時(shí)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(chǎng)作業(yè)，但情況還是越來(lái)越糟，連作業(yè)量都降到**幾十箱的水平，對(duì)于價(jià)值幾百萬(wàn)元的設(shè)備來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)的堆場(chǎng)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(duì)原大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅依靠液壓缸的伸長(zhǎng)和電氣限位開關(guān)來(lái)保證大車的轉(zhuǎn)向位置，并提供大車轉(zhuǎn)向信號(hào)。如果對(duì)金屬部件進(jìn)行改造，則工程龐大、耗資巨大，而且會(huì)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(duì)其進(jìn)行改造，從而獲得精確的轉(zhuǎn)向定位。技術(shù)組對(duì)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(dòng)機(jī)械的技術(shù)資料，結(jié)合多年維修經(jīng)驗(yàn)，互相探討，*終發(fā)現(xiàn)原大車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在一些不合理的地方，是造成轉(zhuǎn)場(chǎng)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(shí)，各油1:3完全封閉，此時(shí)插銷油缸內(nèi)的兩個(gè)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(diǎn)是：從靜止到起動(dòng)平穩(wěn)，制動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量造成液壓沖擊，換向位置精度高。實(shí)踐證明，只要插入銷軸的活塞油封對(duì)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(guò)程中要防止整臺(tái)車平穩(wěn)地移動(dòng)，因此轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)采取各組不同步的電氣控制模式。轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中各輪胎與轉(zhuǎn)場(chǎng)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(shí)，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(dòng)不到位。輪胎轉(zhuǎn)場(chǎng)全部動(dòng)作完成，電氣上經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臅r(shí)延后，插銷控制油路上的換向閥得電作用，使定位插銷動(dòng)作，但由于定位板沒(méi)有轉(zhuǎn)到位，插銷無(wú)法插入定位孔，因而無(wú)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(chǎng)故障的關(guān)鍵所在。

　　二、改進(jìn)方案

　　關(guān)鍵已經(jīng)找出來(lái)了，下一步是“對(duì)癥下藥”。通過(guò)對(duì)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(lái)的Y型換向閥嗎?或者是上面分析的原因，轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，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(guò)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(huì)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(zhǎng)時(shí)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(gè)接油口處，每對(duì)接一只液控單向閥，這兩個(gè)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(gè)接口都被液控單向閥鎖死，液力缸體內(nèi)的油液不會(huì)因外力作用而外力外力作用而外力外露，無(wú)法進(jìn)入缸內(nèi)，從而有效阻止了活塞桿的運(yùn)動(dòng)，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?yàn)閾Q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(wèn)題，而且活塞桿不會(huì)因?yàn)榛钊麠U的收縮而被“鎖定”到所要求的工作位置，從而滿足轉(zhuǎn)場(chǎng)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(lái)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(chǎng)，此時(shí)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。