輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)改造

劉徽

天津港太平洋國(guó)際集裝箱碼頭有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“太平洋國(guó)際碼頭”）位于天津?yàn)I海新區(qū)東疆保稅港區(qū)，是我國(guó)北方第一個(gè)保稅集裝箱碼頭。碼頭岸線(xiàn)長(zhǎng)2 300 m，目前擁有 6 個(gè) 10 萬(wàn)噸級(jí)集裝箱專(zhuān)用泊位，配備 23 臺(tái)岸邊集裝箱起重機(jī)和58 臺(tái)輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“場(chǎng)橋”），年設(shè)計(jì)吞吐能力 400 萬(wàn)TEU。隨著場(chǎng)橋使用時(shí)間的增加，吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電力液壓推桿器件磨損、老化現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備故障率上升，維保成本增加，安全風(fēng)險(xiǎn)加大。鑒于此，有必要對(duì)場(chǎng)橋吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)施改造，以提升場(chǎng)橋作業(yè)效率和安全水平。

1 傳統(tǒng)電力液壓推桿式吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

太平洋國(guó)際碼頭傳統(tǒng)場(chǎng)橋采用電力液壓推桿式吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其由回轉(zhuǎn)電機(jī)、油泵、回轉(zhuǎn)電磁閥組、雙向電力液壓推桿、絲杠桿、左旋和右旋終點(diǎn)限位、吊具零位限位、鋼絲繩連接塊、轉(zhuǎn)向滑輪等組成。

1.2 工作原理

1.3 存在的主要問(wèn)題

（1）液壓油泄漏。在場(chǎng)橋作業(yè)過(guò)程中，吊具在多數(shù)情況下通過(guò)鋼絲繩與小車(chē)柔性連接。隨著作業(yè)負(fù)載和起升速度的變化，吊具在慣性作用下會(huì)發(fā)生不同程度的偏移和晃動(dòng)，導(dǎo)致起升鋼絲繩受到的拉力時(shí)大時(shí)小。拉力通過(guò)連接塊作用于液壓油缸兩側(cè)，對(duì)油缸形成巨大的瞬間沖擊力，使整個(gè)缸體劇烈抖動(dòng)，導(dǎo)致液壓油缸油封（特別是端面兩側(cè)的O形圈）磨損嚴(yán)重，容易造成液壓油泄漏。

（2）油箱側(cè)面支架處開(kāi)裂。吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓油箱側(cè)面支架焊接處在沖擊力的作用下容易開(kāi)裂，甚至可能造成整個(gè)電力液壓推桿傾倒，導(dǎo)致吊具在負(fù)載中突然急速回轉(zhuǎn)，引發(fā)碰箱等事故。

（3）回轉(zhuǎn)絲杠斷裂?；剞D(zhuǎn)絲杠無(wú)潤(rùn)滑脂加注點(diǎn)，加之其長(zhǎng)期暴露在海邊鹽霧環(huán)境中，導(dǎo)致端部螺紋處銹蝕嚴(yán)重，在缸體劇烈抖動(dòng)和受力不均的情況下，容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

（4）整體維修拆卸困難。在缸體發(fā)生漏油故障的情況下，通常需要拆卸整個(gè)吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以便清洗回轉(zhuǎn)電磁閥和更換密封圈。此外，吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支架處焊接作業(yè)需要采用專(zhuān)用吊架將整個(gè)油缸吊起，對(duì)側(cè)面實(shí)施補(bǔ)焊和打磨作業(yè)后與支架焊接，并對(duì)支架實(shí)施加強(qiáng)筋作業(yè)。高空施工作業(yè)的難度較大，單次維修工期需要2 d，維修工作量大，需要耗費(fèi)大量人力和財(cái)力。

（5）缸體進(jìn)氣故障頻發(fā)。在維修電力液壓推桿或更換液壓油等日常保養(yǎng)過(guò)程中，空氣容易進(jìn)入油泵和連接管路，致使油泵無(wú)法正常抽取液壓油且吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)無(wú)法動(dòng)作。在這種情況下，維修人員需要拆除回轉(zhuǎn)電磁閥，人工排出空氣，維修過(guò)程復(fù)雜且耗時(shí)、耗力。

（6）故障復(fù)發(fā)率較高。液壓油缸油封損壞后，更換的新油封的實(shí)際使用壽命僅1年左右。油缸油封磨損和泄漏故障高發(fā)，導(dǎo)致設(shè)備維修成本上升。

2 機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)改造

2.1 結(jié)構(gòu)組成

機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由XDT型電動(dòng)推桿及其底座、左旋和右旋終點(diǎn)限位、吊具零位限位、機(jī)械臂及其底座、平衡牽引梁、鋼絲繩連接塊、轉(zhuǎn)向滑輪等組成。

2.2 工作原理

機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理如下：將回轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)推桿的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);機(jī)械擺臂機(jī)構(gòu)采用杠桿原理，電動(dòng)推桿推動(dòng)機(jī)械臂的上端，機(jī)械臂的中部連接平衡牽引梁，平衡牽引梁的兩端各連接2根鋼絲繩，機(jī)械臂的下端連接固定軸點(diǎn);鋼絲繩直接作用于平衡牽引梁的兩端，通過(guò)改變吊具后側(cè)的同側(cè)鋼絲繩長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)吊具回轉(zhuǎn)動(dòng)作。

2.3 XDT 型電動(dòng)推桿

2.3.1 結(jié)構(gòu)組成

XDT 型電動(dòng)推桿由回轉(zhuǎn)電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、減速器、梯形螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副、連接叉頭、軸承座、伸縮防塵套、行程限位開(kāi)關(guān)、防塵套管等組成。

2.3.2 工作原理

XDT 型電動(dòng)推桿工作原理如下：以回轉(zhuǎn)電機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)減速器帶動(dòng)梯形螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，將電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為螺桿的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。XDT 型電動(dòng)推桿具有高效自鎖功能。在斷電情況下，通過(guò)制動(dòng)器（螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副具有自鎖功能）可以在任意位置停止并保持負(fù)載，從而使吊具回轉(zhuǎn)真正達(dá)到角度精確、停位快捷的要求。

2.3.3 易損件維護(hù)

XDT型電動(dòng)推桿在日常作業(yè)中的主要故障見(jiàn)表1?？梢?jiàn)，銅螺母是電動(dòng)推桿最易損壞的部件，也是日常維護(hù)的主要部件。傳統(tǒng)的電力液壓推桿日常維修拆卸工序復(fù)雜且耗時(shí);相比之下，XDT型電動(dòng)推桿拆卸方便，易損件互換性好。

以更換銅螺母為例，具體拆裝步驟如下：（1）依次拆除防塵套管、通蓋、壓緊螺母、伸縮套、連接叉頭、銅螺母（見(jiàn)圖7）;（2）在螺桿頭部使用千斤頂?shù)妊b置，將螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副往后卸出;（3）螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副卸出后，裝入并緊固新的銅螺母，依次安裝通蓋、防塵套管、伸縮套、連接叉頭等部件，完成拆裝。

3 機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）吊具負(fù)載作業(yè)時(shí)通過(guò)鋼絲繩傳遞的沖擊力經(jīng)過(guò)平衡牽引梁和機(jī)械臂的緩沖，不會(huì)對(duì)電動(dòng)推桿造成直接影響，從而大幅延長(zhǎng)電動(dòng)推桿的使用壽命。

（2）電動(dòng)推桿減速箱和機(jī)械傳動(dòng)裝置均采用2號(hào)通用鋰基脂潤(rùn)滑，不存在液壓油或齒輪油泄漏問(wèn)題，從而避免造成環(huán)境污染。

（3）XDT型電動(dòng)推桿中增加行程限位開(kāi)關(guān)，其目的是防止在左旋或右旋終點(diǎn)限位發(fā)生故障時(shí)電動(dòng)推桿繼續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致移位失控，從而在設(shè)備故障時(shí)起到極限保護(hù)的作用。

（4）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，穩(wěn)定性高，易損件互換性好。機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用分體式設(shè)計(jì)，電動(dòng)推桿、機(jī)械臂等部件拆卸和更換方便，大幅提升日常維修便利性。

（5）電氣改造不額外增加控制線(xiàn)路和控制點(diǎn)，對(duì)電氣原理圖修改較小。拆除原有回轉(zhuǎn)接觸器，更換為左旋回轉(zhuǎn)接觸器和右旋回轉(zhuǎn)接觸器，接觸器控制采用原有的電磁閥控制電路;另外，更換電流容量更大的回轉(zhuǎn)斷路器。

4 結(jié)束語(yǔ)

場(chǎng)橋機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)改造從根本上解決了傳統(tǒng)電力液壓推桿式吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)因液壓油泄漏而造成的環(huán)境污染問(wèn)題，消除了由油箱側(cè)面支架處開(kāi)裂帶來(lái)的安全隱患。新型機(jī)械擺臂式電動(dòng)推桿吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠且穩(wěn)定性高，便于日常維保，自使用以來(lái)，吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)故障率明顯降低，大大提高港口碼頭作業(yè)效率。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2019-05-11）