一、問(wèn)題及分析

某公司20世紀(jì)90年代初購(gòu)買(mǎi)兩臺(tái)EDERER輪胎式龍門(mén)吊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)輪胎式龍門(mén)吊)，自投入使用以來(lái)，故障頻繁，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。主要問(wèn)題是：大車(chē)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向動(dòng)作時(shí)，頻繁引起故障，設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。輪胎式龍門(mén)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(mén)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(chē)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(mén)吊，維修人員也倍感頭痛。到后來(lái)只能規(guī)定，該兩臺(tái)輪胎式龍門(mén)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(wàn)的設(shè)備來(lái)說(shuō)這樣的使用率是嚴(yán)重的浪費(fèi)。

為了使輪胎式龍門(mén)吊能夠正常投入生產(chǎn)，滿(mǎn)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(chē)機(jī)構(gòu)整體性能，提高大車(chē)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(chē)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(kāi)關(guān)來(lái)保證大車(chē)轉(zhuǎn)向位置和提供大車(chē)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(chē)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(mén)吊大車(chē)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(chē)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(mén)吊的大車(chē)轉(zhuǎn)向液壓油路圖中可以看出，它在定位鎖銷(xiāo)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(xiāo)或拔銷(xiāo)到位狀態(tài)下各油1：3全部封閉，此時(shí)插銷(xiāo)油缸內(nèi)兩油腔均封閉，液壓缸充滿(mǎn)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(xiāo)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(chē)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(chē)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(guò)適當(dāng)時(shí)間延時(shí)后，插銷(xiāo)控制油路上的換向閥得電作用使定位插銷(xiāo)動(dòng)作，但由于定位板沒(méi)有轉(zhuǎn)到位，插銷(xiāo)無(wú)法插入定位孔，從而產(chǎn)生故障。以上分析就是輪胎式龍門(mén)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(mén)吊的大車(chē)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(chēng)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(wèn)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(mǎn)足轉(zhuǎn)場(chǎng)需求。

三、結(jié)論

早期的輪胎式龍門(mén)吊大車(chē)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(mén)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(chē)轉(zhuǎn)向阻力，提高系統(tǒng)的可靠性。而*近部分輪胎式龍門(mén)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(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)基本沒(méi)有什么阻力，系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步提高。