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。在節能減排、降本增效的同時，也給設備維修人員帶來新的挑戰。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常出現重復故障的情況，設想將其伸縮機構改造成液壓缸，從而達到減少設備故障，解決疑難問題，提高設備利用率的可能性。

關鍵詞：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的主要生產設備。該設備主要由柴油發動機作為主動力，設備在使用時伴隨著大量的噪聲與危害氣體排放的污染，且設備故障率較高，維修成本大，大大降低碼頭作業效率。在黨中央“節能減排，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，從源頭抓起，嘗試以“電”代“油”，徹底解決場橋柴油發動機所帶來的問題?！坝透碾姟表椖吭杏瓉砼畈l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。電纜轉盤供電方式采用場面電纜供電，供電性能穩定，但對場橋設備上的改動較多，一般只改設備的一側。高架滑觸線供電方式雖然設備使用方便，但對堆場的空間布置、防風、防雷要求比較高，且改造成本也相對較高。低價滑觸線供電方式是沿場橋行駛跑道外側架設滑觸線與集電小車軌道，軌道上安裝集電小車，電源從地面供電點經滑觸線，通過集電小車為場橋設備供電。[1]該方式使用成本較低，對場地要求不高，結合我司實際情況，最后決定采用低滑觸線供電方式。

3 我司現有現狀

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架設由城市電網供電的滑觸線供電線路，再根據滑觸線的高度分別在場橋兩側相對應的高度安裝可上下前后移動的集電小車，當場橋到達箱區指定位置，通過移動集電小車到達滑觸線線架上，集電小車借助線架開頭的導入槽跟隨場橋移到滑觸線供電線路內，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場作業時，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，讓場橋司機在駕駛室自行操作，達到取電效果。場橋上電動機轉動時，通過電機上的齒輪與集電小車架上的齒輪嚙合，以齒輪傳動的方式，實現小車平行移動。集電小車架電動機轉動時，因要實現垂直移動，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，以電動機齒輪為主動輪，將環形鏈條作為傳動機構，帶動小車上的從動輪轉動，達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，場橋在跨場作業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，據現場維護人員反映，由于氣候干燥，在小車伸縮時增大之間摩擦，常常出現伸縮過流的現象。由于設備在運行過程中震動現象不可避免，再加上我司場地不規則平整，加大設備運行中的震動頻率與幅度，大大增加集電小車的不穩定性，使故障率居高不下，不但影響生產效率，降低設備安全性，還給工作人員增加負擔，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變為機械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓執行元件。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。[2]

2液壓缸的分類：液壓缸根據結構特點分為活塞式、柱塞式、擺動缸三大類。活塞剛可分為單桿活塞缸和雙桿活塞缸?；钊?、柱塞缸實現往復運動，輸出力和速度;擺動缸實現往復擺動，輸出轉矩和角速度。根據作用分為單作用式和雙作用式。[3]

3 液壓缸的特點

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，當壓力油以相同的壓力和流量分別進入缸的兩腔時，活塞在兩個方向的推力、運動速度都不相等。

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動速度都是相等的。

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

結合我們單位對設備的使用需求，以及自身設備使用環境，我們可使用雙向單桿活塞缸。如圖3-1

4 液壓傳動的優點[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32MPa，個別場合更高），因此具有體積小、重量輕的特點。

4-2操作控制方便，與電子技術結合更易于實現各種自動控制和遠距離操縱。

4-3因執行元件和各元件之間緊靠管路連接，采用液壓傳動使得機器的結構簡化，不知靈活方便。

4-4易于實現過載保護，安全性好;采用礦物油為工作介質，自潤滑性好。

4-5結構簡單、工作可靠。用來實現往復運動時，可免去減速裝置，并沒有傳動間隙，運動平穩。

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，僅活塞桿做往復直線運動;耳環型和鉸軸型在活塞桿做往復直線運動的同時，以耳環或鉸軸為支點，缸體軸線可以擺動。在實際工程中，應根據工作機構的運動形式、安裝空間和液壓缸的強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：[4]

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

法蘭安裝應避免缸體因自重而偏離軸線下垂，必要時可用托架支承。當缸體采用耳環型安裝，活塞桿用耳環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、出油口應向上安裝，以利排氣。

三、總結

綜上，液壓缸結構簡單、工作可靠。用它來實現往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩。液壓傳動的改造不但滿足我們單位對設備的所有使用需求，而且因場橋在工作中需要轉場，所以設備在海陸兩側各裝有一個液壓系統（自帶液壓泵）用來輪胎轉向實現設備跨箱區作業的工作需求。所以我們在改造中可不用考慮能源元件的購買與安裝，節約改造成本，提高改造效率，減少因設備停用給公司帶來的損失。改造的成功實施不但有利于減少設備故障率，增加設備穩定性，延長設備使用壽命，還可提高職員工作積極性，給公司生產提供最大保障。

參考文獻

[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 ?化學工業出版社

[3]牛海山 浦艷敏 王春蓉 （M）《液壓元件與選用》 化學工業出版社

[4]李鄂民 （M）《實用液壓技術一本通》第二版 化學工業出版社

作者簡介：馬磊磊，男，本科，學士學位，助理工程師，集裝箱碼頭設備維修保養。