輪胎吊集電小車伸縮架采用液壓缸研究

摘要：隨著“油改電”的大范圍推廣，集裝箱輪胎吊迎來新的時代。在節(jié)能減排、降本增效的同時，也給設(shè)備維修人員帶來新的挑戰(zhàn)。本文探討在輪胎吊“油改電”低架滑觸線供電方式中集電小車部分經(jīng)常出現(xiàn)重復(fù)故障的情況，設(shè)想將其伸縮機(jī)構(gòu)改造成液壓缸，從而達(dá)到減少設(shè)備故障，解決疑難問題，提高設(shè)備利用率的可能性。

關(guān)鍵詞：輪胎吊;“油改電”低架滑觸線;集電小車;液壓缸

一、“油改電”的介紹

1 “油改電”的使用背景

輪胎式龍門吊（以下簡稱“場橋”）是集裝箱碼頭堆場作業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備。該設(shè)備主要由柴油發(fā)動機(jī)作為主動力，設(shè)備在使用時伴隨著大量的噪聲與危害氣體排放的污染，且設(shè)備故障率較高，維修成本大，大大降低碼頭作業(yè)效率。在黨中央“節(jié)能減排，綠色港口”的號召下，連云港新東方國際貨柜碼頭（以下簡稱“我司”）積極響應(yīng)，從源頭抓起，嘗試以“電”代“油”，徹底解決場橋柴油發(fā)動機(jī)所帶來的問題?！坝透碾姟表?xiàng)目孕育而生，迎來蓬勃發(fā)展。

2“油改電”的方案介紹

目前，場橋“油改電”有3種供電方式，即電纜轉(zhuǎn)盤供電方式、低架滑觸線供電方式、高架滑觸線供電方式。電纜轉(zhuǎn)盤供電方式采用場面電纜供電，供電性能穩(wěn)定，但對場橋設(shè)備上的改動較多，一般只改設(shè)備的一側(cè)。高架滑觸線供電方式雖然設(shè)備使用方便，但對堆場的空間布置、防風(fēng)、防雷要求比較高，且改造成本也相對較高。低價(jià)滑觸線供電方式是沿場橋行駛跑道外側(cè)架設(shè)滑觸線與集電小車軌道，軌道上安裝集電小車，電源從地面供電點(diǎn)經(jīng)滑觸線，通過集電小車為場橋設(shè)備供電。[1]該方式使用成本較低，對場地要求不高，結(jié)合我司實(shí)際情況，最后決定采用低滑觸線供電方式。

3 我司現(xiàn)有現(xiàn)狀

3-1 低架滑觸線的工作方式

我司低架滑觸線供電方式通過在集裝箱堆場海陸兩側(cè)架設(shè)由城市電網(wǎng)供電的滑觸線供電線路，再根據(jù)滑觸線的高度分別在場橋兩側(cè)相對應(yīng)的高度安裝可上下前后移動的集電小車，當(dāng)場橋到達(dá)箱區(qū)指定位置，通過移動集電小車到達(dá)滑觸線線架上，集電小車借助線架開頭的導(dǎo)入槽跟隨場橋移到滑觸線供電線路內(nèi)，過程中集電小車作為媒介，先在滑觸線上取得電能，再通過場橋移動的方式不間斷的給場橋提供動力源。如圖1-1

3-2集電小車的介紹

低滑觸線供電方式在場橋需要轉(zhuǎn)場作業(yè)時，需人力配合更換拔插供電插頭，大大降低工作效率。為避免種情況，我司通過給集電小車安裝兩個小型電動機(jī)，讓場橋司機(jī)在駕駛室自行操作，達(dá)到取電效果。場橋上電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，通過電機(jī)上的齒輪與集電小車架上的齒輪嚙合，以齒輪傳動的方式，實(shí)現(xiàn)小車平行移動。集電小車架電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，因要實(shí)現(xiàn)垂直移動，小車與小車架之間中心距較大，所以采用鏈傳動的傳動方式，以電動機(jī)齒輪為主動輪，將環(huán)形鏈條作為傳動機(jī)構(gòu)，帶動小車上的從動輪轉(zhuǎn)動，達(dá)到小車垂直移動的工作要求。如圖2-1

3-3集電小車的弊端

集電小車的弊端是：滑觸線在堆場與堆場之間不連續(xù)，場橋在跨場作業(yè)時需要移動集電小車，更換場地供電線路，頻繁的使用集電小車，容易給集電小車架軸承帶來損傷，多次的更換在增大使用成本。在使用中，據(jù)現(xiàn)場維護(hù)人員反映，由于氣候干燥，在小車伸縮時增大之間摩擦，常常出現(xiàn)伸縮過流的現(xiàn)象。由于設(shè)備在運(yùn)行過程中震動現(xiàn)象不可避免，再加上我司場地不規(guī)則平整，加大設(shè)備運(yùn)行中的震動頻率與幅度，大大增加集電小車的不穩(wěn)定性，使故障率居高不下，不但影響生產(chǎn)效率，降低設(shè)備安全性，還給工作人員增加負(fù)擔(dān)，降低工作效率，打擊工作積極性。

二、液壓缸的介紹

1 液壓缸的定義：液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動（或擺動運(yùn)動）的液壓執(zhí)行元件。與能源元件（液壓泵）、控制元件（液壓控制閥）和輔助元件組成液壓系統(tǒng)。[2]

2液壓缸的分類：液壓缸根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為活塞式、柱塞式、擺動缸三大類?；钊麆偪煞譃閱螚U活塞缸和雙桿活塞缸?；钊住⒅讓?shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，輸出力和速度;擺動缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。根據(jù)作用分為單作用式和雙作用式。[3]

3 液壓缸的特點(diǎn)

單桿活塞缸：僅在液壓缸的一腔中有活塞桿，缸兩腔的有效面積不相等。因此，當(dāng)壓力油以相同的壓力和流量分別進(jìn)入缸的兩腔時，活塞在兩個方向的推力、運(yùn)動速度都不相等。

雙桿活塞缸：雙桿活塞缸的兩腔具有相等的有效面積，因此，當(dāng)工作壓力和輸入流量相等時，缸在兩個方向上的輸出力和運(yùn)動速度都是相等的。

柱塞缸：柱塞缸的內(nèi)壁和柱塞沒有接觸，缸筒內(nèi)壁可以不加工或只作粗加工，只要精加工柱塞和導(dǎo)向套就可以了。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，常用于行程較長的場合。[3]

結(jié)合我們單位對設(shè)備的使用需求，以及自身設(shè)備使用環(huán)境，我們可使用雙向單桿活塞缸。如圖3-1

4 液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)[4]

4-1體積小、重量輕，單位重量輸出的功率大。這是由于液壓傳動可以采用很高的壓力（一般可達(dá)32MPa，個別場合更高），因此具有體積小、重量輕的特點(diǎn)。

4-2操作控制方便，與電子技術(shù)結(jié)合更易于實(shí)現(xiàn)各種自動控制和遠(yuǎn)距離操縱。

4-3因執(zhí)行元件和各元件之間緊靠管路連接，采用液壓傳動使得機(jī)器的結(jié)構(gòu)簡化，不知靈活方便。

4-4易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，安全性好;采用礦物油為工作介質(zhì)，自潤滑性好。

4-5結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動時，可免去減速裝置，并沒有傳動間隙，運(yùn)動平穩(wěn)。

5 液壓缸的安裝[4]

5-1安裝方式：液壓缸的安裝方式常用的有底腳型、法蘭型、耳環(huán)型和鉸軸型。如圖4-1

5-2方式介紹：底腳型和法蘭型，液壓缸的軸線在安裝后就被固定了，即缸體是固定的，僅活塞桿做往復(fù)直線運(yùn)動;耳環(huán)型和鉸軸型在活塞桿做往復(fù)直線運(yùn)動的同時，以耳環(huán)或鉸軸為支點(diǎn)，缸體軸線可以擺動。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式、安裝空間和液壓缸的強(qiáng)度等方面因素來確定。

5-3方式確定：我司工作時集電小車需平行或垂直移動，所以選擇法蘭型用于垂直移動，耳環(huán)型用于平行移動。如圖5-1

5-4液壓缸的安裝和活塞桿的連接需注意以下幾點(diǎn)：[4]

盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受載荷，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性，避免活塞桿承受偏載。

法蘭安裝應(yīng)避免缸體因自重而偏離軸線下垂，必要時可用托架支承。當(dāng)缸體采用耳環(huán)型安裝，活塞桿用耳環(huán)連接時各要保證液壓缸和耳軸在相垂直的平面擺動。

液壓缸進(jìn)、出油口應(yīng)向上安裝，以利排氣。

三、總結(jié)

綜上，液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運(yùn)動平穩(wěn)。液壓傳動的改造不但滿足我們單位對設(shè)備的所有使用需求，而且因場橋在工作中需要轉(zhuǎn)場，所以設(shè)備在海陸兩側(cè)各裝有一個液壓系統(tǒng)（自帶液壓泵）用來輪胎轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)設(shè)備跨箱區(qū)作業(yè)的工作需求。所以我們在改造中可不用考慮能源元件的購買與安裝，節(jié)約改造成本，提高改造效率，減少因設(shè)備停用給公司帶來的損失。改造的成功實(shí)施不但有利于減少設(shè)備故障率，增加設(shè)備穩(wěn)定性，延長設(shè)備使用壽命，還可提高職員工作積極性，給公司生產(chǎn)提供最大保障。

參考文獻(xiàn)

[1]郁利美 （D）《永嘉集裝箱碼頭輪胎式龍門吊“油改電”工程》

[2]張利平 （M）《液壓閥原理、使用與維修》第三版 ?化學(xué)工業(yè)出版社

[3]牛海山 浦艷敏 王春蓉 （M）《液壓元件與選用》 化學(xué)工業(yè)出版社

[4]李鄂民 （M）《實(shí)用液壓技術(shù)一本通》第二版 化學(xué)工業(yè)出版社

作者簡介：馬磊磊，男，本科，學(xué)士學(xué)位，助理工程師，集裝箱碼頭設(shè)備維修保養(yǎng)。