一、問題及分析

某公司20世紀(jì)90年代初購買兩臺(tái)EDERER輪胎式龍門吊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱輪胎式龍門吊)，自投入使用以來，故障頻繁，無法滿足生產(chǎn)需求。主要問題是：大車機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向動(dòng)作時(shí)，頻繁引起故障，設(shè)備無法正常運(yùn)行。輪胎式龍門吊在集裝箱碼頭的廣泛利用主要就是由于它既有軌道式龍門吊提高堆場(chǎng)利用率和堆垛能力等優(yōu)點(diǎn)，又有跨運(yùn)車機(jī)動(dòng)靈活、能夠轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)。因此，該設(shè)備作業(yè)時(shí)經(jīng)常需要轉(zhuǎn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)場(chǎng)頻繁故障對(duì)生產(chǎn)的影響愈加顯現(xiàn)：一到該機(jī)需要轉(zhuǎn)場(chǎng)的時(shí)候，就需要維修人員在現(xiàn)場(chǎng)排除故障，浪費(fèi)大量的生產(chǎn)時(shí)間，且使維修人員疲于奔命。由于這些影響，操作司機(jī)都不愿使用這兩臺(tái)輪胎式龍門吊，維修人員也倍感頭痛。到后來只能規(guī)定，該兩臺(tái)輪胎式龍門吊只能在一個(gè)場(chǎng)內(nèi)作業(yè)，盡量避免轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)，但情況還是每況愈下，甚*作業(yè)量下降到每天僅有幾十個(gè)箱位的作業(yè)程度，對(duì)于價(jià)值幾百萬的設(shè)備來說這樣的使用率是嚴(yán)重的浪費(fèi)。

為了使輪胎式龍門吊能夠正常投入生產(chǎn)，滿足集裝箱作業(yè)量不斷增加對(duì)堆場(chǎng)裝卸機(jī)械的需求，公司組織了技術(shù)攻關(guān)小組，要求在不影響原有設(shè)備穩(wěn)定性和基本作業(yè)能力的前提下，改善大車機(jī)構(gòu)整體性能，提高大車系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，以緩解生產(chǎn)壓力。

該機(jī)在原大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)只是純粹依靠液壓缸的伸縮長(zhǎng)度和電氣限位開關(guān)來保證大車轉(zhuǎn)向位置和提供大車轉(zhuǎn)向信號(hào)。若對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行改造則工程巨大，耗費(fèi)大，且會(huì)影響原有的金屬構(gòu)件穩(wěn)定性和大車系統(tǒng)**性。因此決定從液壓系統(tǒng)著手進(jìn)行改造，以得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向和定位效果。技術(shù)小組認(rèn)真仔細(xì)地研究了EDERER輪胎式龍門吊大車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的整套圖紙，參閱了其他相關(guān)液壓傳動(dòng)機(jī)械方面的技術(shù)資料，并結(jié)合多年的維修經(jīng)驗(yàn)，相互探討，終于發(fā)現(xiàn)原有大車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在的某些不合理的地方，是導(dǎo)致轉(zhuǎn)場(chǎng)故障頻發(fā)的關(guān)鍵。

從EDERER輪胎式龍門吊的大車轉(zhuǎn)向液壓油路圖中可以看出，它在定位鎖銷的換向閥上采用O型三位四通換向閥是可行的。因?yàn)镺型換向閥在失電狀態(tài)下即插銷或拔銷到位狀態(tài)下各油1：3全部封閉，此時(shí)插銷油缸內(nèi)兩油腔均封閉，液壓缸充滿油液，系統(tǒng)不卸荷。這種換向閥的特點(diǎn)是：從靜止到啟動(dòng)平穩(wěn)，制動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)慣性引起液壓沖擊較大，換向位置精度高。實(shí)際運(yùn)行也證明只要插銷油缸的活塞油封不老化損壞而造成液壓缸內(nèi)泄，其定位精度是可靠的。但在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于本機(jī)大車機(jī)構(gòu)布置的特殊性，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓油路中還必須考慮到大車在轉(zhuǎn)向動(dòng)作中為了防止整機(jī)平滑移動(dòng)，轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)采用的是每組輪胎不同步到位的電氣控制模式。而轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)每組輪胎與轉(zhuǎn)場(chǎng)板之間相互摩擦?xí)a(chǎn)生一個(gè)較大的反向扭矩。原有的液壓系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向油路僅采用一個(gè)Y型三位四通換向閥控制油路，在此反向扭矩的作用下，已先期處于轉(zhuǎn)向到位位置上的轉(zhuǎn)向油缸內(nèi)的油液會(huì)逐漸從換向閥閥體與閥j芒：之間的微小間隙中滲漏回油箱，活塞桿回縮，從而造成輪胎轉(zhuǎn)向定位板轉(zhuǎn)不到位。當(dāng)所有輪胎轉(zhuǎn)場(chǎng)動(dòng)作均完成，電氣上經(jīng)過適當(dāng)時(shí)間延時(shí)后，插銷控制油路上的換向閥得電作用使定位插銷動(dòng)作，但由于定位板沒有轉(zhuǎn)到位，插銷無法插入定位孔，從而產(chǎn)生故障。以上分析就是輪胎式龍門吊轉(zhuǎn)場(chǎng)故障頻繁發(fā)生的關(guān)鍵所在。

二、改進(jìn)方案

癥結(jié)已經(jīng)找到，接下來就是要“對(duì)癥下藥”。在深入分析、研究故障產(chǎn)生的原因后，又查閱了相關(guān)的技術(shù)資料，*終形成了在保留原有液壓機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)向液壓回路上增加一套液控單向閥的改進(jìn)方案，如圖2—34所示。目的是為了利用液控單向閥可以可靠地將執(zhí)行元件鎖緊在任意位置上不動(dòng)的特點(diǎn)來提高轉(zhuǎn)向油缸的定位精度。為什么不直接采用一個(gè)可提供更高定位精度的。型換向閥來替代原有的Y型換向閥呢?還是以上分析的原因，轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的反向扭矩仍可能造成。型換向閥閥體和閥芯微小的間隙泄漏，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。而液控單向閥可以提供很好的油路封閉效果。通常O型換向閥的封閉效果可以達(dá)到：如不考慮外加載荷影響，在換向過程中，由于慣性力引起較大沖擊，換向閥換向重復(fù)位置較精確；如考慮到外加載荷造成閥芯泄漏，其定位精度將降低。而單向液控閥的封閉效果則可以達(dá)到：當(dāng)有保壓要求時(shí)，可以利用錐閥關(guān)閉良好的嚴(yán)密性，使油路長(zhǎng)時(shí)間保壓，且具有很高的定位精度。所以決定在輪胎式龍門吊的大車轉(zhuǎn)向液壓回路中液壓缸的兩個(gè)接油口處各串接一個(gè)液控單向閥，這兩個(gè)液控單向閥安裝在同一個(gè)閥體中，故又稱雙向液壓鎖。當(dāng)液壓缸在某一位置停留時(shí)，液壓缸兩接口均被液控單向閥鎖死，液壓缸內(nèi)的油液不會(huì)在外加載荷作用下流出缸外，外界油液也進(jìn)不到缸內(nèi)，從而就有效地防止活塞桿的移動(dòng)，產(chǎn)生較好的定位效果，這就是雙向液壓鎖在這里所起的作用。由于在換向閥與液壓缸之間加裝了液控單向閥，排除了換向閥在外力作用下產(chǎn)生內(nèi)泄的問題，活塞桿不會(huì)因此回縮．就可以把液壓缸可靠地“鎖緊”在所要求的工作位置上，滿足轉(zhuǎn)場(chǎng)需求。

三、結(jié)論

早期的輪胎式龍門吊大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大部分均設(shè)計(jì)為機(jī)械擋塊定位系統(tǒng)和液壓定位系統(tǒng)，后期的輪胎式龍門吊已經(jīng)大都在液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上雙輪差速器裝置機(jī)構(gòu)，以減少大車轉(zhuǎn)向阻力，提高系統(tǒng)的可靠性。而*近部分輪胎式龍門吊已經(jīng)采用液壓千斤頂機(jī)械進(jìn)行整機(jī)頂升轉(zhuǎn)場(chǎng)，此時(shí)大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)基本沒有什么阻力，系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步提高。