液壓型集裝箱吊具的電動(dòng)化改造應(yīng)用

徐聰

（阿特拉斯科普柯（中國(guó)）礦山與建筑設(shè)備貿(mào)易有限公司，江蘇南京210000）

液壓型集裝箱吊具的電動(dòng)化改造應(yīng)用

徐聰

（阿特拉斯科普柯（中國(guó)）礦山與建筑設(shè)備貿(mào)易有限公司，江蘇南京210000）

介紹了傳統(tǒng)液壓型集裝箱吊具的電動(dòng)化改造技術(shù)以及該電動(dòng)化改造優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，并成功應(yīng)用于港口實(shí)際生產(chǎn)，驗(yàn)證了改造方案的可行性，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。

集裝箱；液壓吊具；電動(dòng)吊具；改造

集裝箱吊具是集裝箱起重機(jī)的關(guān)鍵部件，吊具的質(zhì)量與可靠性，直接影響著起重機(jī)裝卸性能。在集裝箱起重機(jī)全部故障中，吊具的故障幾乎要占60%～70%，液壓傳動(dòng)是現(xiàn)有集裝箱吊具的傳統(tǒng)方式，而由于液壓吊具具有檢修難、維修周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，使得液壓吊具越來越無法滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。近年來，用戶不斷創(chuàng)新，在此基礎(chǔ)上，改造并研發(fā)出了具有自重輕、節(jié)電、故障率低的新型電動(dòng)吊具，達(dá)到了降低成本、節(jié)能環(huán)保的目的。

1 液壓吊具的電動(dòng)化改造

1.1 液壓吊具工作原理

一般液壓驅(qū)動(dòng)的吊具采用泵和閥以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)油泵工作，壓力油通過管路分配閥分到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，再由電磁閥的得電與失電控制油路開閉，從而觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，其構(gòu)成如圖1，主要完成的工作有：

（1）由液壓馬達(dá)帶動(dòng)減速箱進(jìn)行傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吊具主梁伸縮，以滿足不同標(biāo)準(zhǔn)英尺裝箱轉(zhuǎn)換需求。

（2）為起吊集裝箱，吊具和集裝箱要進(jìn)行連接和脫離，由油缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開閉鎖。

（3）導(dǎo)向板功能，起吊集裝箱時(shí)為了保證對(duì)箱的效率，設(shè)置了由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)四個(gè)導(dǎo)向板。

圖1 液壓型集裝箱吊具

1.2 液壓型吊具的缺點(diǎn)

（1）吊具中液壓元器件，在使用一段時(shí)間后，都會(huì)出現(xiàn)機(jī)械的磨損，橡膠老化，所以會(huì)出現(xiàn)滲油，壓力不足，發(fā)熱、且污染環(huán)境等缺陷。

（2）液壓系統(tǒng)組成復(fù)雜，元器件較多，容易發(fā)生故障，維修成本較高，且維修周期長(zhǎng)。

鑒于以上缺點(diǎn)，液壓吊具急需進(jìn)行改進(jìn)，電動(dòng)化改造便是其中一種選擇。

1.3 電動(dòng)吊具和液壓吊具工作原理對(duì)比

電動(dòng)吊具的框架結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)液壓吊具相同，區(qū)別僅在于其執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如圖2所示液壓和電動(dòng)伸縮式集裝箱吊具結(jié)構(gòu)示意圖），原減速箱馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式被替換成三合一的減速箱驅(qū)動(dòng)，開閉鎖通過拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)銷工作，伸縮通過三合一驅(qū)動(dòng)鏈輪實(shí)現(xiàn)[1]。

1.4 電動(dòng)型吊具的優(yōu)點(diǎn)

電動(dòng)吊具由于使用減速器驅(qū)動(dòng)，存在如下明顯區(qū)別于液壓吊具的優(yōu)點(diǎn)：

（1）吊具自重變輕，提高了有效起升載荷。同樣裝卸功能，電動(dòng)吊具中減少了原500 kg的液壓站，120 kg左右的液壓油等，而增加的三只減速箱總重才200 kg左右，使得吊具自重由8.5 t下降至7.5 t左右。同時(shí)，吊具自重部分減輕部分可轉(zhuǎn)移給有效起升質(zhì)量上或起升總質(zhì)量降低，改善結(jié)構(gòu)受力和整機(jī)振動(dòng)。

（2）節(jié)能環(huán)保。液壓吊具由于7.5 kW的電機(jī)一直在工作，而電動(dòng)吊具電機(jī)僅僅在需要?jiǎng)幼鞯臅r(shí)候工作，不需要的時(shí)候就停止，降低了用電量。

（3）元器件相對(duì)減少，且故障率低，易于維護(hù)，提高了吊具工作可靠性。

（4）電動(dòng)吊具的指令響應(yīng)快，節(jié)約伸縮和開閉鎖時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

1.5 改造方案

（1）去除液壓吊具的液壓站，將伸縮和轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)改為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。

（2）拆除原伸縮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，焊接電機(jī)安裝支架，改為電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)，電氣控制部分作相應(yīng)改造。

（3）拆除原轉(zhuǎn)銷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，焊接電機(jī)安裝支架，對(duì)端梁進(jìn)行改造，重新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)銷驅(qū)動(dòng)，改為電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)拉桿進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)銷工作，電氣控制部分作相應(yīng)改造。目前，南京港已按此方案對(duì)原吊具實(shí)施了改造，改造前后的實(shí)物如圖3所示。

圖3 電動(dòng)型集裝箱吊具改造實(shí)物圖

2 兩種型式吊具性能比較

按港口吊具一天作業(yè)10 h計(jì)算，主要經(jīng)濟(jì)及技術(shù)指標(biāo)分析如下：

2.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

2.1.1 耗電指標(biāo)分析及對(duì)比

液壓吊具：10 h，7.5 kW的電機(jī)連續(xù)工作，用電量10×7.5=75°；

電動(dòng)吊具：10 h，伸縮電機(jī)4 kW，開閉鎖電機(jī)0.55 kW×2，伸縮一次20 s，開閉鎖一次1 s，按每小時(shí)平均作業(yè)量30箱計(jì)算，假設(shè)有一半伸縮工作量，也就是15次，合計(jì)300 s，開閉鎖次數(shù)為30次，每次都要開閉，合計(jì)60 s，10 h工作伸縮用時(shí)3 000 s，用電（3 000/3 600）×4=3.34°，開閉鎖用電10 h 600 s，合計(jì)用電（600/3 600）×1.1=0.19°，合計(jì)用電3.53°，一天至少節(jié)省75-3.53=71.47°.一年可以節(jié)省71.47×365=26 086.55°，所以這是一個(gè)非常可觀的數(shù)據(jù)，而這僅僅是一臺(tái)吊具的耗電量。

2.1.2 元器件互換性和成本比較

液壓吊具的易損件主要有主油泵，大約有12～16個(gè)電磁閥和溢流閥、單向閥，10個(gè)線圈，20多根油管，4個(gè)導(dǎo)板馬達(dá)，1個(gè)伸縮馬達(dá)，120～140升的液壓油，件多易損，正常液壓油需要一年更換一次，費(fèi)用在2 000元左右，泵的使用壽命在5年以內(nèi)一臺(tái)，更換過的泵因?yàn)楦鞣N配合導(dǎo)致壽命只有2～4年不等，預(yù)估計(jì)一臺(tái)吊具的換液壓配件的費(fèi)用大約在1萬元人民幣以上。液壓件還涉及到一個(gè)生產(chǎn)廠家的存庫，零配件型號(hào)的更換后不能替代，型號(hào)不能通用等問題。

而電動(dòng)吊具上面只有三個(gè)三合一減速器，需要定期更換的只有潤(rùn)滑油，以吊具的這種工作速度，潤(rùn)滑油出廠后可以一直不用更換，而且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)減速機(jī)的廠家越來越多，使得元件的互換性大大提高，易更換且成本低。

2.1.3 運(yùn)行成本比較

由于電動(dòng)吊具比傳統(tǒng)的液壓吊具自重輕了大約1 t，因而對(duì)起升機(jī)構(gòu)的損耗和起升機(jī)構(gòu)的用電，每年也可以節(jié)省一筆可觀的維護(hù)保養(yǎng)和用電費(fèi)用。

2.1.4 改造成本分析

雖然返廠改造會(huì)涉及到運(yùn)費(fèi)問題，但是可以獲得廠家的全新一年的質(zhì)保期，使用電動(dòng)吊具平均每年相對(duì)原液壓吊具節(jié)省5萬余元人民幣，預(yù)估一臺(tái)吊具的改造費(fèi)用在15萬元人民幣左右，但這樣的成本投入會(huì)在2年多完全收回，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

2.2 生產(chǎn)效率分析對(duì)比

液壓吊具伸縮一次30 s，開閉鎖一次1.5 s，而電動(dòng)吊具伸縮一次20 s，開閉鎖一次1 s，故電動(dòng)吊具的指令響應(yīng)快，生產(chǎn)效率高。

2.3 故障率分析

電動(dòng)吊具的故障率比液壓吊個(gè)至少降低50%以上，且由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，判斷故障的時(shí)間成本相對(duì)來說也要減少很多。

3 結(jié)束語

綜合可知：相對(duì)于液壓吊具，電動(dòng)吊具在能耗、維護(hù)成本、故障率等方面具有明顯的優(yōu)越性，而本文中提出的液壓吊具的電動(dòng)化改造方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性也在南京港的生產(chǎn)實(shí)踐中得以驗(yàn)證，相信這種電動(dòng)吊具會(huì)被越來越廣泛地推廣和應(yīng)用。

[1]張延宗，楊瑞，賈志平.港口集裝箱吊具的形式和應(yīng)用[J].集裝箱化，2007（09）：25-28.

The Application of Electronic Transformation of Hydraulic Container Spreader

XU Cong
（Atlas Atlas Copco（Chinese）Mining and Construction Equipment Trading Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210000，China）

This paper introduces the electronic transformation technology of the traditional hydraulic container spreader and the advantages and characteristics of it.And this technology has been successfully applied in the actual production of the port，which verifies the feasibility of the transformation plan and produces considerable economic benefits.This has great engineering application value and promotion significance.

container；hydraulic spreader；electric spreader；transformation

U674.13

B < class="emphasis_bold">文章編號(hào)：1

1672-545X（2017）05-0171-03

2017-02-06

徐聰（1985-），女，湖北武漢人，助理工程師，學(xué)士，研究方向，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。