集裝箱多工位高效裝箱站液壓系統研究

趙瑞營 陳藝 夏朝勇

摘 要：本文簡要論述了集裝箱多工位高效裝箱站的相關原理、技術參數以及作業流程。分別研究集裝箱裝箱站的3種作業情況，分析裝箱站在集裝箱翻轉過程中主液壓油缸的受力變化情況，得到翻轉時的集裝箱重心變化規律、液壓缸拉拔力和頂升力的轉換節點、最大受力的節點及力的大小等，進而設計裝箱站的液壓系統，來保證設備作業安全及操作人員安全。

關鍵詞：多工位高效裝箱站;受力變化;液壓系統

Abstract：This paper briefly discusses the related principle， technical parameters and operation flow of multi station efficient container station. Study on three operation conditions of container packing station， analyze the force change of main hydraulic cylinder in the process of container turnover， the change rule of the container center of gravity， the transfer node of the drawing force and the lifting force of the hydraulic cylinder， the node of the maximum force and the magnitude of the force are obtained，then the hydraulic system of the packing station is designed， to ensure the safety of equipment operation and operators.

Key words：Multi-station efficient container loading station; Force variation; Hydraulic system

中圖分類號：TH247

散糧主要包括小麥、大麥、玉米、谷類、高粱、豆類和油料等。糧食運輸主要有袋裝糧食和散裝糧食2種形式。隨著國家“四散化”運輸的推進，散裝糧食運輸成為主要糧食流通形式，而其中散糧集裝箱運輸所占比例越來越大[1]。隨著散糧物流中轉中心的發展以及糧食物流行業的聚集化發展，散糧集裝箱裝卸設備的發展將向多工位、高效化、智能化發展[2]。多工位高效裝箱站是高效裝載散糧集裝箱的平臺，其主要適用于產區港口庫、中轉庫等大型糧食物流節點的集中裝糧發放系統。

1 多工位高效裝箱站介紹

1.1 裝箱站組成

多工位高效裝箱站主要由料倉、電動葫蘆、橫梁、吊架、底架、防傾覆裝置、液壓系統和控制系統等組成（如圖1），各部分功能見表1。

1.2 技術參數以及作業流程

（1）技術參數。適用箱型：6.7 m;工位：雙工位;裝機容量：36 kW;最大翻轉角度：70°;起重重量：30 t;電壓：380 V、50 Hz;集裝箱固定方式：專用轉鎖、定位塊、防傾覆裝置。

（2）作業流程。①散糧集裝箱車停到指定位置后，控制電動葫蘆移動到集裝箱車上方，再操控電動葫蘆使吊具下落在集裝箱上方。②將集裝箱與集裝箱車上的鎖件旋轉至松開，操作吊具鎖緊控制拉桿，使吊具鎖緊集裝箱。③操作電動葫蘆按鈕，提升集裝箱，移動到翻轉平臺上方，將集裝箱平穩的降落在翻轉平臺上。④操作電動葫蘆按鈕，提升吊具，使吊具與集裝箱分離。⑤打開集裝箱門，并用撐門桿固定。⑥操作翻轉平臺控制拉桿，使主油缸伸出推動平臺翻轉，帶動集裝箱翻轉至最高極限位置。⑦拉開料倉下的料門，向集裝箱內裝料，裝滿后關閉料門。⑧操作翻轉平臺控制拉桿，使主油缸回收，使翻轉平臺下降至水平狀態。⑨控制電動葫蘆移動吊具至集裝箱上方，再操作電動葫蘆，使吊具下落至集裝箱上方。⑩操作吊具鎖緊控制拉桿，使集裝箱與吊具鎖緊，操作電動葫蘆按鈕，提升集裝箱，移動至集裝箱卡車。確認集裝箱角件落在車上的鎖件后，操作吊具鎖緊控制拉桿，使吊具與集裝箱分離。

2 主油缸工作過程受力分析

在多工位高效裝箱站的工作過程中，因為單個集裝箱裝糧后重量可達30 t，整個重量均落在裝箱站的主液壓油缸上，對整個設備的液壓系統設計要求非常高。在裝箱站翻轉平臺帶動集裝箱翻轉的過程中，有多次重心的變化，為保證設備和操作人員的安全，進行了主油缸受力的研究，分別對空箱上升、重箱下降、半箱下降的3種情況進行分析研究，見表2～4。表中翻轉角度表示裝箱站翻轉平臺與地面的夾角，距離表示集裝箱的重心與翻轉平臺轉軸的垂直距離，集裝箱重為2.5 t，裝滿糧時的集裝箱重為30 t（含箱重），翻轉平臺重量為5 t，角度表示翻轉平臺與液壓缸中心線的夾角大小。根據以上參數，計算得出當翻轉平臺運動到一定角度時，平臺支點所受的力。受力類型表示液壓缸在此時刻提供的力為頂升力或拉拔力，受力表示液壓缸的受力大小。

3 液壓系統設計

從主油缸工作過程受力分析可以看出，在油缸上升過程翻轉平臺達到45°時，集裝箱的重心發生了一次變化;在下降過程45°時，也發生了一次變化。如果是半箱下降過程中，中心的變化發生在25°時。因此要求液壓系統的設計應注意受力點的轉換，在整個裝箱過程中，油缸應提供最大的拉拔力為220 kN，最大的頂升力為380 kN。為考慮操作便捷性，設計了手動和遙控操作的液壓系統，原理圖見圖2。

4 結論

對3種工作狀態下的主油缸受力分析和計算，得到集裝箱在翻轉過程中集裝箱重心變化規律、液壓缸拉拔力和頂升力的轉換節點、最大受力的節點及力的大小。為裝箱站的液壓系統設計時，提供關鍵節點的參數，進而在油缸機械加工和液壓系統控制程序設置時，做到有所防范和重點對待，以保證裝箱站在工作過程中的作業安全和操作人員的安全，實現運行穩定可靠。

參考文獻：

[1]徐 麗，趙啟蘭.集裝箱運輸在糧食物流中的應用[J].物流技術與應用，2003（11）：68-71.

[2]趙瑞營，陳 藝，胡方方.國內散糧集裝箱裝卸設備應用探討[J].現代食品，2019（4）：92-95.

基金項目：國家重點研發計劃——“北糧南運”散糧集裝箱運輸高效裝卸糧技術裝備研發及示范（編號：2018YFD0401402-01）。

作者簡介：趙瑞營（1993—），男，助理工程師;研究方向為糧食物流與干燥技術裝備。

陳藝（1969—），女，高級工程師;研究方向為糧食物流與儲運技術裝備。

夏朝勇（1976—），男，高級工程師;研究方向為糧食物流與干燥技術裝備。