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轮胎式龙门吊大车转向液压系统改进

轮胎式龙门吊大车转向液压系统改进
 
一、问题及分析
某公司20世纪90年代初购买两台EDERER轮胎式龙门吊集装箱起重机(以下简称轮胎式龙门吊),自投入使用以来,故障频繁,无法满足生产需求。主要问题是:大车机构转向动作时,频繁引起故障,设备无法正常运行。轮胎式龙门吊在集装箱码头的广泛利用主要就是由于它既有轨道式龙门吊提高堆场利用率和堆垛能力等优点,又有跨运车机动灵活、能够转场作业的优点。因此,该设备作业时经常需要转场,转场频繁故障对生产的影响愈加显现:一到该机需要转场的时候,就需要维修人员在现场排除故障,浪费大量的生产时间,且使维修人员疲于奔命。由于这些影响,操作司机都不愿使用这两台轮胎式龙门吊,维修人员也倍感头痛。到后来只能规定,该两台轮胎式龙门吊只能在一个场内作业,尽量避免转场作业,但情况还是每况愈下,甚至作业量下降到每天仅有几十个箱位的作业程度,对于价值几百万的设备来说这样的使用率是严重的浪费。
为了使轮胎式龙门吊能够正常投入生产,满足集装箱作业量不断增加对堆场装卸机械的需求,公司组织了技术攻关小组,要求在不影响原有设备稳定性和基本作业能力的前提下,改善大车机构整体性能,提高大车系统的工作稳定性,以缓解生产压力。
该机在原大车转向系统设计中,金属构件设计只是纯粹依靠液压缸的伸缩长度和电气限位开关来保证大车转向位置和提供大车转向信号。若对金属构件进行改造则工程巨大,耗费大,且会影响原有的金属构件稳定性和大车系统安全性。因此决定从液压系统着手进行改造,以得到准确的转向和定位效果。技术小组认真仔细地研究了EDERER轮胎式龙门吊大车转向液压系统的整套图纸,参阅了其他相关液压传动机械方面的技术资料,并结合多年的维修经验,相互探讨,终于发现原有大车转向液压系统设计上存在的某些不合理的地方,是导致转场故障频发的关键。
从EDERER轮胎式龙门吊的大车转向液压油路图中可以看出,它在定位锁销的换向阀上采用O型三位四通换向阀是可行的。因为O型换向阀在失电状态下即插销或拔销到位状态下各油1:3全部封闭,此时插销油缸内两油腔均封闭,液压缸充满油液,系统不卸荷。这种换向阀的特点是:从静止到启动平稳,制动时运动惯性引起液压冲击较大,换向位置精度高。实际运行也证明只要插销油缸的活塞油封不老化损坏而造成液压缸内泄,其定位精度是可靠的。但在转向系统中,由于本机大车机构布置的特殊性,在转向系统的液压油路中还必须考虑到大车在转向动作中为了防止整机平滑移动,转场时采用的是每组轮胎不同步到位的电气控制模式。而转场时每组轮胎与转场板之间相互摩擦会产生一个较大的反向扭矩。原有的液压系统中转向油路仅采用一个Y型三位四通换向阀控制油路,在此反向扭矩的作用下,已先期处于转向到位位置上的转向油缸内的油液会逐渐从换向阀阀体与阀j芒:之间的微小间隙中渗漏回油箱,活塞杆回缩,从而造成轮胎转向定位板转不到位。当所有轮胎转场动作均完成,电气上经过适当时间延时后,插销控制油路上的换向阀得电作用使定位插销动作,但由于定位板没有转到位,插销无法插入定位孔,从而产生故障。以上分析就是轮胎式龙门吊转场故障频繁发生的关键所在。
二、 改进方案
症结已经找到,接下来就是要“对症下药”。在深入分析、研究故障产生的原因后,又查阅了相关的技术资料,最终形成了在保留原有液压机构的基础上,在转向液压回路上增加一套液控单向阀的改进方案,如图2—34所示。目的是为了利用液控单向阀可以可靠地将执行元件锁紧在任意位置上不动的特点来提高转向油缸的定位精度。为什么不直接采用一个可提供更高定位精度的。型换向阀来替代原有的Y型换向阀呢?还是以上分析的原因,转场时产生的反向扭矩仍可能造成。型换向阀阀体和阀芯微小的间隙泄漏,导致定位不准。而液控单向阀可以提供很好的油路封闭效果。通常O型换向阀的封闭效果可以达到:如不考虑外加载荷影响,在换向过程中,由于惯性力引起较大冲击,换向阀换向重复位置较精确;如考虑到外加载荷造成阀芯泄漏,其定位精度将降低。而单向液控阀的封闭效果则可以达到:当有保压要求时,可以利用锥阀关闭良好的严密性,使油路长时间保压,且具有很高的定位精度。所以决定在轮胎式龙门吊的大车转向液压回路中液压缸的两个接油口处各串接一个液控单向阀,这两个液控单向阀安装在同一个阀体中,故又称双向液压锁。当液压缸在某一位置停留时,液压缸两接口均被液控单向阀锁死,液压缸内的油液不会在外加载荷作用下流出缸外,外界油液也进不到缸内,从而就有效地防止活塞杆的移动,产生较好的定位效果,这就是双向液压锁在这里所起的作用。由于在换向阀与液压缸之间加装了液控单向阀,排除了换向阀在外力作用下产生内泄的问题,活塞杆不会因此回缩.就可以把液压缸可靠地“锁紧”在所要求的工作位置上,满足转场需求。
三、结论
早期的轮胎式龙门吊大车转向系统大部分均设计为机械挡块定位系统和液压定位系统,后期的轮胎式龙门吊已经大都在液压系统的基础上加上双轮差速器装置机构,以减少大车转向阻力,提高系统的可靠性。而最近部分轮胎式龙门吊已经采用液压千斤顶机械进行整机顶升转场,此时大车转向系统已经基本没有什么阻力,系统的可靠性得到进一步提高。

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