諾爾輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化

吳士杰

諾爾輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“輪胎吊”）吊具糾偏系統(tǒng)在集裝箱碼頭的應(yīng)用較為廣泛，不過(guò)，由于其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)于保守，在實(shí)際使用過(guò)程中存在液壓元件使用壽命偏短、糾偏故障頻發(fā)、液壓油容易乳化等問(wèn)題。本文分析諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)存在的預(yù)設(shè)壓力偏高、液壓站密封效果不佳等問(wèn)題，并提出吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化方案。

1 諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)故障分析

寧波北侖第三集裝箱碼頭有限公司（以下簡(jiǎn)稱“北三集司”）共有諾爾輪胎吊96臺(tái)，其采用由液壓油缸推動(dòng)的吊具糾偏形式，在使用過(guò)程中經(jīng)常因齒輪泵和齒輪泵出油管破裂、液壓油污染乳化等而發(fā)生吊具糾偏液壓系統(tǒng)故障。由表1可見，2019年北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏故障頻次為24次/月，吊具糾偏故障占當(dāng)年諾爾輪胎吊機(jī)械故障的比例為19.8%。輪胎吊吊具糾偏故障頻發(fā)不僅導(dǎo)致設(shè)備維修成本增加，而且加大維修人員工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，影響輪胎吊作業(yè)效率。為了解決諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)故障，創(chuàng)建安全型、創(chuàng)新型、效益型、順暢型、環(huán)保型碼頭，有必要分析諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)故障表現(xiàn)及原因（見表2）。

2 諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化方案

2.1 調(diào)整溢流閥預(yù)設(shè)壓力

諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓原理如圖1所示。分析諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)，重新計(jì)算系統(tǒng)所需壓力值。諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)參數(shù)如下：按吊具下質(zhì)量偏載10%計(jì)算，活塞桿所受最大外部負(fù)載Fmax=45 843 N，以活塞桿受拉力為正，受壓力為負(fù);油缸規(guī)格為缸徑80 mm，桿徑40 mm，行程;無(wú)桿腔面積S1=2;有桿腔面積S2=3 768 mm2;軟管最大工作壓力為29.3 MPa;閥的額定工作壓力為35.0 MPa;溢流閥的設(shè)定壓力P0=18.0 MPa。根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算溢流閥設(shè)定壓力如下：有桿腔能克服最大外部負(fù)載Fmax的最小壓力P2'=12.2 MPa，溢流閥設(shè)定壓力P0'為12.8～14.6 MPa。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，溢流閥設(shè)定壓力P0設(shè)置為18.0 MPa不合理。若取P0'=12.8 MPa：當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，P2max=29.2 MPa（小于29.3 MPa），軟管正常工作;當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)，P1max=18.7 MPa（小于29.3 MPa），軟管正常工作。

通過(guò)計(jì)算，在諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，將溢流閥設(shè)定壓力設(shè)置為，能夠有效減輕對(duì)齒輪泵的沖擊，降低齒輪泵殼體受沖擊開裂和油管破裂的風(fēng)險(xiǎn)。另外，可將齒輪泵出油管改為柔性較好的液壓軟管，從而既能滿足系統(tǒng)壓力需求，又能避免硬油管因彎曲半徑過(guò)小而疲勞破裂。

2.2 設(shè)定調(diào)節(jié)閥的流量標(biāo)準(zhǔn)

諾爾輪胎吊吊具糾偏動(dòng)作慢、糾偏時(shí)間長(zhǎng)的故障較為普遍，導(dǎo)致此類故障的主要原因是修理人員隨意擰動(dòng)調(diào)節(jié)閥旋鈕，使液壓系統(tǒng)流量發(fā)生變化：調(diào)節(jié)閥流量過(guò)小會(huì)降低油缸伸縮速度，影響作業(yè)效率;調(diào)節(jié)閥流量過(guò)大會(huì)增加齒輪負(fù)荷，容易因氣蝕現(xiàn)象而產(chǎn)生異響和振動(dòng)。鑒于此，有必要調(diào)整調(diào)節(jié)閥流量值，以控制油缸的流量。為了避免因操作不當(dāng)而引發(fā)故障，設(shè)定調(diào)節(jié)閥的流量標(biāo)準(zhǔn)。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)測(cè)試，最終確定將調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)量控制在總行程的60%，在滿足作業(yè)需求的同時(shí)也符合齒輪泵流量負(fù)荷要求。

2.3 油箱側(cè)面增開檢修孔

檢修孔位于油箱上平面存在以下問(wèn)題：整個(gè)液壓閥座、電控箱、電機(jī)都在油箱蓋上面，導(dǎo)致油箱蓋質(zhì)量較大，維修人員打開油箱蓋耗時(shí)耗力;維修人員檢修時(shí)需要拆除部分液壓油管和電氣線路，導(dǎo)致工作量增加。鑒于此，可在油箱側(cè)面增開檢修孔，不僅便于維修人員打開油箱蓋和清理油箱，而且不需要拆除液壓油管和電氣線路，從而有效提高設(shè)備維修效率。此外，油箱側(cè)面增開檢修孔有助于提升液壓站的防水性能：改造前，油箱蓋平面較大，安裝固定需要的緊固螺栓較多，且橡膠密封墊較長(zhǎng)，多次打開易使橡膠墊破損，從而導(dǎo)致雨水通過(guò)螺栓孔縫隙和橡膠破損處滲入油箱內(nèi)，引起油品污染和乳化;改造后，設(shè)置在油箱側(cè)面的檢修孔面積較小且使用的螺栓較少，雨水不易在其表面聚集，并且圓形橡膠墊也不易損壞，從而極大地提升液壓站的防水性能。

2.4 液壓站加裝防雨罩

液壓站電機(jī)、電控箱和液壓閥等長(zhǎng)期暴露于陽(yáng)光和雨水下，容易腐蝕和損壞;因此，有必要為液壓站加裝防雨罩，以有效保護(hù)液壓站元器件。防雨罩采用雙開門形式，便于維修。液壓站防雨罩加裝改造前后比較如圖2所示。

2.5 建立液壓站保養(yǎng)制度

在管理上推陳出新，建立吊具糾偏液壓站保養(yǎng)制度：（1）定期檢查液壓站，每月進(jìn)行一次保養(yǎng)點(diǎn)檢;（2）定期（每月）檢查液壓油品是否污染或乳化;（3）定期（每?jī)赡辏└鼡Q液壓油和濾芯。

3 諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化效果

跟蹤諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化效果，統(tǒng)計(jì)2019―2020年北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏故障（見表3）可見：自2020年4月諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化改造后，吊具糾偏故障相比2019年逐月減少;諾爾輪胎吊吊具糾偏故障累計(jì)次數(shù)從2019年的291次減少到2020年的196次，降幅達(dá)32.6%。

從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看：北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化改造前，單個(gè)齒輪泵的維修費(fèi)用為5 000元，油管的維修費(fèi)用為500元，液壓油的更換費(fèi)用為3 000元;北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化改造后，每年可節(jié)省吊具糾偏液壓系統(tǒng)維修費(fèi)用約17萬(wàn)元，隨著公司作業(yè)箱量的大幅攀升，其創(chuàng)造的直接和間接效益將更大。從社會(huì)效益來(lái)看：輪胎吊吊具糾偏液壓系統(tǒng)優(yōu)化改造不僅有助于提高集裝箱碼頭裝卸效率，而且有利于提升碼頭品牌形象，社會(huì)效益十分顯著。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2021-01-21）