集装箱正面吊运机液压系统设计探讨

【摘要】伴随港口商贸的快速发展，对于集装箱这种大型装货容器的装卸效率也有了更新的要求。对吊运机的机械化水平的要求明显提高，越来越多的自动化和半自动化技术逐渐被采用。因此，本文对集装箱正面吊运机液压系统设计进行探讨。

【关键字】集装箱正面吊运机；液压系统；设计；讨论

1 集装箱正面吊运机

集装箱是一种具有一定强度和刚性的，专供周转使用的大型装货容器。集装箱最大的成功在于其产品的标准化以及由此建立的一整套运输体系，尤其在港口、航线等被广泛运用。而要装卸体型巨大的集装箱，就不能忽视对于吊运机的使用。集装箱正面吊运机主要由起重臂、车架体、前后轮胎、俯仰液压缸、伸缩液压缸、驾驶室、油箱、转向系统、液压系统、传动系统和吊具等组成。目前，集装箱正面吊运机广泛应用于集装箱场堆的装卸作业，它与以往的集装箱门式起重机相比，它的技术更先进，集成化程度更高，机动性更强，作业范围也更广，而且相对于门式起重机来说，正面吊运机对路基的要求比较低，这也在一定程度上扩大了它在国内各个港口的使用范围。除此以外，正面吊运机与其他港口起重机相比，它对液压系统以及电控系统有着更高的要求，要配合更加先进的电液压技术，所以整个操作也更为复杂。下面就对集装箱正面吊运机的工作原理以及基本特性进行简单分析：

正面吊运机既有集装箱起重设备的特点，又具有流动机械的性能。因此，集装箱正面吊运机在作业的过程中具有很强的规律性，比较容易实现自动化，其控制方式也可以分为手动、半自动和自动等。在正面吊运机正常运作的过程当中，对于转向的要求比较高，需要在液压回路中实现转向优先功能。从安全因素方面来考虑，集装箱正面吊运机的停车制动和行车制动具有比转向系统更高的优先级，并且需要常备压力源，即使在发动机不工作时，仍然要保证一定的制动次数，所以在液压回路中需要有制动蓄能器提供常备压力源，同时还要优先考虑制动蓄能器充液情况。另外，在集装箱正面吊运机的行驶传动系统中，还应注意驱动器的散热问题，采用液体对驱动器进行冷却，冷却液由液压系统提供，所以液压系统要提供驱动器冷却回路，该回路不仅要具有冷却功能，而且还要能够过滤掉驱动器制动时产生的杂质。除此以外还要保证冷却液的清洁这样可以有效的减少驱动器的磨损。

2 集装箱正面吊运机液压系统

液压系统是集装箱正面吊运机的主要动力源，按照液压系统的功能可以将其分为集装箱起重功能和行使功能两部分。由于集装箱正面吊运机所处的作业环境十分恶劣，装卸动作也比较频繁，再加上有时连续工作很长的时间，这些因素都严重的考验着集装箱正面吊运机液压系统元件的可靠性。正面吊运机液压系统的主阀用于控制主液压系统，采用负载适应控制，可以根据工作状况的不同自行的进行调节主油泵的输出流量，进而满足集装箱正面吊运机快速动作的流量要求。在以往常规的吊运机液压设计中，主阀流量较低，导致工作压力不大，所以无法保证正面吊运的起降速度，因此需要在控制算法上进行补偿。

集装箱正面吊运机的液压系统是开放式的回路，它的设计特点是具有良好的助力转向系统，操作更轻便灵活。独立的刹车系统，安全可靠性高，寿命长。具有轻载差动功能，可大大提高作业效率。在实际工作的过程当中，液压泵泵出的油经过转向器进入流量放大器，经过放大后转向液压缸，驱动转向油缸左右摆动，实现正面吊运机的转向，即转向器与流量放大器的选择。而集装箱正面吊运机起重臂的工作位置、工作速度以及吊装能力的要求则主要通过俯仰液压缸和伸缩液压缸的不同状况来确定的。由此可见，只有通过合理有效的控制吊运机俯仰动作速度以及起重臂伸缩动作速度，才能达到准确快速的吊装目的。因此，对于集装箱正面吊运机液压系统设计的目的，就是要探索将液压系统的优化设计与液压系统的可靠性设计相结合的可行性。

3 集装箱正面吊运机液压系统设计

对集装箱正面吊运机液压系统进行设计研究的最根本目的就是要实现需要液压系统和电气系统协调控制。以便在实际的装卸货物时，发挥其最大的工作效率。所以有液压系统带动吊具的垂直以及水平运动技术成为了国内正面吊运机研发的难点。集装箱正面吊运机的吊具垂直以及水平运动具体是指吊具可以在俯仰和伸缩两个液压缸的轴线所确定的区域范围内做垂直和水平方向的运动。运用技术可以提高集装箱正面吊运机在调整吊具和集装箱位置时的作业效率，这要求电控系统对液压的阀控缸系统进行精确的控制，保证俯仰和伸缩液压缸动作时，大臂与吊具的连续交点在水平和垂直方向上的运动。另外，对液压系统的工作流量也要有严格的控制，也就是要保证吊运机的工作速度。对于以电控发动机为主要动力驱动的集装箱正面吊运机来说在不同的转速、相同的功率输出条件下，其燃油的消耗率是不同的。因为电控发动机的工作转速是通过油门踏板输出的电信号进行控制的，在一定的转速下自动调整发动机的喷油量以及喷射角度，进而确保发动机在该转速下达到最佳的工作效率。所以在这就给相关的设计研究人员提供了一个突破口，可以将发动机、电气系统和液压系统进行联合控制，再根据发动机的特性，在达到正面吊运工作所需要的功率输出条件下，找到燃油消耗率最低的工作转速，使耗油量降到最低，并且调整液压系统的工作流量，保证工作速度。

目前，我国对集装箱正面吊运机的技术研究方面有了很大的进展。吊运机吊具的起始重量进一步加大。吊具的起重臂水平回转角度增大，转向系统更加灵活，回转灵巧迅速也使工作速度进一步提高。在正面吊运机机构设计上，用箱形梁车架取代原来的框架式车架，使俯仰液压缸的下支点前移，整个液压缸的受力也更加合理；支撑内外臂的支架也改为滑块结构，增加了正面吊运机减摇功能，确保在装卸集装箱时车体的稳定性。同时在制动、吊具、液压系统、电气系统等方面也都作了改进。总之，利用一切新进的技术手段对集装箱正面吊运机液压系统不断地改进和提高产品的质量和技术水平，从而提高集装箱正面吊运机的可靠性是相关设计人员未来研究的主要方向。

4 结语：

由于集装箱正面吊运机广泛应用于集装箱堆场的装卸作业，所以一些用户对于正面吊运机装卸集装箱的高效性提出了更高的要求。随着液压技术的发展，液压元件集成化程度越来越高，简化了管路，提高了系统的稳定性。这有助于对集装箱正面吊运机液压系统进行优化设计，具体根据更加先进的设计思想的优点，用有关参数的计算来确定对执行元件的选择，进而弥补单纯机械化设计不能定量地反映产品可靠程度的不足，使设计在满足定量以及可靠度的前提下达到最佳的优化效果。从而实现用理论设计代替经验设计，用精确计算代替近似计算，用可靠性优化设计代替传统安全寿命的可行性设计，由于集装箱正面吊运机大多工作时间长、使用频繁、起重量大，所以要着力减少设备故障率。这样一来，正面吊运机液压系统以往所遇到的一系列问题将会以更加合理的方式来解决。与此同时，液压系统与电控系统以及与发动机的联合控制和互补，可以使正面吊运机达到最优的控制效果。

参考文献：

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