開啟電動液壓抓斗創(chuàng)新發(fā)展之先河

供稿/上海佩納沙士吉打機械有限公司 楊 智

采編/鄒鐵漢 張韋微

電動液壓抓斗通常是指由固定在抓斗上的電驅(qū)動液壓系統(tǒng)控制斗瓣開閉的抓斗（JB/T 13481—2018《起重機用抓斗》），是一種傳統(tǒng)抓斗產(chǎn)品，應用領域非常廣泛，適合于抓取形狀不規(guī)則的輕型或中型散貨物料（如生活垃圾、工業(yè)及醫(yī)療垃圾、輕型廢鋼、大型碎石等），也適合于抓取粉狀和顆粒狀散貨物料（如化肥、糧食、煤炭、焦炭、礦砂、黃沙、垃圾焚燒灰渣、碎石等）。這種專業(yè)工具的應用，不僅極大地減輕了勞動工人的勞動強度、提高了工作效率，且能代替人工進入惡劣、危險的作業(yè)環(huán)境進行工作，為自動化作業(yè)系統(tǒng)提供了可能。

20世紀90年代，國內(nèi)相關行業(yè)較少使用電動液壓抓斗，一方面，當時人工較便宜，機器設備的應用不夠廣泛，行業(yè)需求相對較少，少量的使用大多是作為高端設備引進；另一方面，國內(nèi)缺乏該類產(chǎn)品的制造商，引進的產(chǎn)品價格高，后期維保周期與成本也是用戶頭疼的事情。這些一度限制了電動液壓抓斗的應用，但也成為相關企業(yè)的進入與發(fā)展提供了良好的機遇。

上海佩納沙士吉打機械有限公司（原名上海起帆·斯凱特·佩納機械有限公司）于1995年成立，當年是看好中國國內(nèi)抓斗行業(yè)的巨大市場前景而成立的一家中德合資企業(yè)，目標就是引進國外先進的抓斗產(chǎn)品，抓住國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展機遇，專注發(fā)展各類抓斗產(chǎn)品。在引進技術(shù)的支撐下，開創(chuàng)了電動液壓抓斗在國內(nèi)市場推廣應用的先河，不僅實現(xiàn)了電動液壓抓斗本地化的生產(chǎn)制造，更是廣泛適應國內(nèi)市場的應用環(huán)境，不斷創(chuàng)新設計，取得了長足的發(fā)展與技術(shù)進步。

一、立足國際行業(yè)先進技術(shù)，創(chuàng)建國內(nèi)產(chǎn)品體系

1999年3月，依托引進技術(shù)率先完成國內(nèi)制造的第一臺MMGL2500-4電動液壓多瓣垃圾抓斗并交付客戶使用，標志著國內(nèi)電動液壓抓斗本地化設計制造的開始。

2004年5月，國內(nèi)制造的第一臺大型MMRG電動液壓矩形抓斗交付客戶使用，經(jīng)過20多年的迭代發(fā)展，電動液壓抓斗已由最初單一產(chǎn)品發(fā)展為系列產(chǎn)品并廣泛應用于相關領域，引領了國內(nèi)同行業(yè)的發(fā)展。常見的系列與主要參數(shù)有

（1）MMGL-4電動液壓多瓣抓斗

圖1 國內(nèi)制造的第一臺MMGL2500-4電動液壓多瓣垃圾抓斗

圖2 MMGL-4電動液壓多瓣抓斗

適合于抓取形狀不規(guī)則的輕型散貨及中型散貨（如生活垃圾、工業(yè)及醫(yī)療垃圾、輕型廢鋼、大型碎石等），已被廣泛應用于垃圾焚燒電廠、港口、鋼廠等場合作業(yè)，可配合行車、門機等各類型的起重機。

抓斗斗容：0.33m3～20.0 m3

電機功率：8.5 kW～55 kW

（2）MZGL-3電動液壓雙瓣抓斗

圖3 MZGL-3電動液壓雙瓣抓斗

主要適合于抓取粉狀和顆粒狀散貨物料（如化肥，糧食，煤炭，焦炭，礦砂，黃沙，垃圾焚燒灰渣、碎石等散貨物料），已被廣泛應用于船舶、垃圾焚燒廠等場合作業(yè)，可配合船吊、行車、門機等各類型的起重機。

抓斗斗容：1.0 m3～20.0 m3

電機功率：8.5 kW～55 kW

（3）MMRG-3電動液壓矩形多瓣抓斗

抓取塊狀，顆粒狀和形狀不規(guī)則的散貨物料（如焦炭，生鐵塊，廢鋼，礦石等）。特別適用在列車車廂裝卸作業(yè)。被廣泛應用于鐵路、碼頭、鋼廠等場所使用，可配合行車門機等各類型的起重機。

圖4 MMRG-3電動液壓矩形多瓣抓斗

抓斗斗容：2.0 m3～4.0 m3

電機功率：28 kW～45 kW

（4）MHG電動液壓木材抓斗

適合抓取各類成捆圓木，廣泛應用于港口、林場，木材加工原材料堆場等場所使用，可配合門機、行車等各類型的起重機。

抓斗截面積：0.4m2～2.0 m2

電機功率：2.2 kW～22 kW

圖5 MHG電動液壓木材抓斗

二、堅持改進與技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品為用戶帶來更高效益

引進技術(shù)、系列發(fā)展只是電動液壓抓斗發(fā)展的初步成果，20多年來，公司立足引進吸收，不斷創(chuàng)新改進，針對國內(nèi)市場的實際情況與使用需求，廣泛采用二維、三維專業(yè)設計軟件進行產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)，運用有限元等應力分析軟件，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。針對引進技術(shù)本地化過程中遇到的新情況，通過不間斷的改進創(chuàng)新，創(chuàng)新諸多解決方案，新設計更加適用于國內(nèi)市場。

（1）開放式疊加多邊形結(jié)構(gòu)設計和液壓管路的合理布局，獲得國家發(fā)明專利（專利號：ZL 201310531385.X）。

圖6 有限元分析

電動液壓抓斗液壓系統(tǒng)的油箱的常規(guī)結(jié)構(gòu)是圓柱形，面對國內(nèi)復雜工況，散熱效果欠佳，公司巧妙的在上部采用開放式結(jié)構(gòu)，提高電機的通風性能，下部采用六邊形油箱結(jié)構(gòu)，增大油箱散熱面積，有效地降低液壓系統(tǒng)的溫度，增設的檢修孔有利于及時判斷故障原因，更方便維修及保養(yǎng)，如圖7所示。通過受熱分析，相同型號在一樣的工況下可降低液壓系統(tǒng)溫度約8℃。

圖7 開放式疊加多邊形結(jié)構(gòu)設計

圖8 改進前后液壓系統(tǒng)溫度對比

（2）改進液壓系統(tǒng)（解決抓斗工作中油溫過高）獲得國家實用新型專利（專利號：ZL 201520246284.2）。

鑒于國內(nèi)垃圾投料工藝需要較高的開閉頻率進行改進設計，電機選擇S6工作制替換S3工作制來滿足現(xiàn)場工況。采用先進的負載反饋控制系統(tǒng)，只通過兩只電磁閥控制抓斗開閉動作，無需系統(tǒng)泄壓，故障率低。

圖9 改進的液壓系統(tǒng)

圖10 恒功率變量斜軸柱塞泵

（3）油泵升級 選用恒功率變量斜軸柱塞泵，油泵的容積效率高、響應快，內(nèi)泄量小減少了系統(tǒng)發(fā)熱，軸向柱塞變量泵容積效率可達到98%，額定工作壓力達350 bar，使用壽命更長。

（4）設計自動潤滑系統(tǒng)，獲得實用新型專利（專利號：ZL 2011 2 0535733.7）

設計銷軸自潤滑系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場使用情況設定自動加油的間隔時間與加油量，能保證各潤滑點無遺漏定量潤滑，有效減輕人工維護量，延長抓斗使用壽命。

圖11 自動潤滑系統(tǒng)

（5）其他各類主要改進均取得比較顯著的效果，不完全統(tǒng)計如表1所示。

表1 其他各類主要改進效果

改進后的電動液壓抓斗，有效延長了抓斗的連續(xù)工作時間，減少停機損失，提高作業(yè)效率。抓斗使用壽命提高約100%，維護、維修成本據(jù)不完全統(tǒng)計下降約65%。

持續(xù)的創(chuàng)新與改進，使公司的產(chǎn)品越來越適應國內(nèi)復雜的現(xiàn)場狀況，大大提升國內(nèi)散裝物料的抓取技術(shù)水平，某些技術(shù)處于領先水平，推動了抓斗行業(yè)相關企業(yè)的技術(shù)進步與共同發(fā)展。

圖12 改進后維保成本對比圖

三、主動參與制定規(guī)范，推動行業(yè)發(fā)展

在掌握相關技術(shù)的前提下，公司歷年來制定、執(zhí)行并備案的抓斗產(chǎn)品企業(yè)標準有6項，同時，發(fā)揮行業(yè)引領作用，積極配合主機廠制定產(chǎn)品規(guī)范，推動抓斗產(chǎn)品的行業(yè)發(fā)展，積極參與國家、行業(yè)等標準制定工作，目前已經(jīng)完成國家、行業(yè)標準3項，團體標準1項。分別為：

1、參編的行業(yè)標準CJ/T 432—2013《生活垃圾焚燒廠垃圾抓斗起重機技術(shù)要求》由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部于2013年5月24日發(fā)布，2013年10月1日實施；

2、參編的國家標準GB/T 35975—2018《起重吊具分類》于2018年2月6日發(fā)布，2018年9月1日開始實施；

3、負責起草的的機械行業(yè)標準JB/T 13481—2018《起重機用抓斗》于2018年4月30日發(fā)布，2018年12月1日開始實施。

4、負責起草的上海市起重運輸機械行業(yè)協(xié)會團體標準T/CCTASH 001—2021《散貨機械抓斗的大修與報廢條件》于2021年12月01日發(fā)布并實施。

四、不斷開創(chuàng)新型電動液壓類抓斗產(chǎn)品

改進提升性能，創(chuàng)新帶來發(fā)展。公司不滿足引進已有產(chǎn)品，積極開發(fā)一些新型電動液壓類抓斗，充分滿足了市場化的多元化需求。

（1）新型MTGL-3電動液壓雙瓣抓斗

新一代電動液壓四液壓缸渣吊抓斗，相比傳統(tǒng)雙液壓缸設計，克服了以住抓取力不足，工作效率低下等問題，且整體高度更低，適用范圍更大，受力結(jié)構(gòu)更好，滿斗率接近 100%。

抓斗斗容：0.5 m3～12.5 m3

電機功率：4 kW～55 kW

圖13 新型MTGL-3電動液壓雙瓣抓斗

（2）MZG/W電動液壓雙顎瓣水下疏浚抓斗

這是一種專用于航道水下淤泥、黏土、鐵板沙清理的疏浚工具，通常應用于疏浚船上。如圖14所示為配合起重能力≥200t吊機使用、理論最大斗容56 m3、最大工作水深40 m的電動液壓雙顎瓣水下疏浚抓斗。根據(jù)疏浚船上起重機噸位的不同，可設計、制造各種容積的電動液壓雙顎瓣水下疏浚抓斗。

圖14 電動液壓雙顎瓣水下疏浚抓斗

（3）新式電動液壓雙瓣滲濾液垃圾抓斗

圖15 新式電動液壓雙瓣滲濾液垃圾抓斗

這種新式電動液壓雙瓣滲濾液垃圾抓斗，主要抓取物料是生活垃圾、生物質(zhì)，用于焚燒環(huán)保、造紙廠等場所。

抓斗斗容：5.0～12m3

（4）電動液壓抓斗智能監(jiān)測系統(tǒng)

實現(xiàn)電動液壓抓斗工作時的壓力、溫度等相關參數(shù)采集，監(jiān)測抓斗運行狀態(tài)以及遠程故障提示，能生動形象地表述抓斗監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)、歷史報警、歷史數(shù)據(jù)，有助于分析抓斗運行情況，分析故障，提前維護保養(yǎng)。更主要的是能夠為遠程監(jiān)測與無人值守提供終端數(shù)據(jù)支持。

電動液壓抓斗在國內(nèi)的發(fā)展已經(jīng)歷時20多年，各種相近的產(chǎn)品與應用這里無法一一詳述，上海佩納沙士吉打機械有限公司自引進“PEINER”的專有技術(shù)以來，一直專注于各類抓斗的設計研發(fā)與生產(chǎn)制造，在不斷的消化、吸收、創(chuàng)新過程中，注重知識產(chǎn)權(quán)保護，也開創(chuàng)了自己的品牌，公司現(xiàn)有注冊商標2個，已累計申請各項專利112件，其中，涉及電動液壓抓斗的授權(quán)發(fā)明專利5件，實用新型專利若干件，還取得著作權(quán)2項，是國內(nèi)主要的抓斗專業(yè)制造企業(yè)，未來公司仍將專注抓斗這個細分領域，不斷開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝等，全力推動行業(yè)技術(shù)進步和科技發(fā)展，持續(xù)為抓斗行業(yè)的更大發(fā)展貢獻力量，與行業(yè)同仁共同發(fā)展。

圖16 電動液壓抓斗智能監(jiān)測系統(tǒng)基本構(gòu)想

圖17 電動液壓抓斗智能監(jiān)測系統(tǒng)展示效果