码头钢吊桥液压设备设计
2015-03-19徐才红
徐才红
(常州瑞阳液压成套有限公司,江苏 常州 213149)
引言
码头工程钢吊桥采用液压设备升降,布置形式采用双吊点布置,液压缸缸底吊耳通过支铰与门架链接,活塞杆端吊头通过支铰与钢吊桥链接。钢吊桥上升和下降通过液压缸活塞杆的伸缩实现[1,2]。码头钢吊桥液压设备包括:1套液压动力站,1套电控系统和2支液压缸。
1 主要技术参数
1)钢吊桥。钢吊桥长度:28.0m;钢吊桥有效宽度:5.0m/9.0m(喇叭口);设计荷载:20t汽车或集装箱车满载单车慢速(小于5km/h)通过;升降幅度(外端):提升0.40m;下降3.40m。
2)起吊设备。吊点数:双吊点;支承方式:端部铰接;提升力:2×800kN;下降力:钢吊桥自重;工作行程:3.45m;最大行程:4.00m;启闭速度:0.80m/min。
2 液压缸结构设计
为满足提升和下降钢吊桥,考虑到土建和钢吊桥制造、安装可能存在的误差,在液压缸的下吊头和上盖处均装有免维护的球面自润滑关节轴承,可微量补偿钢吊桥及液压缸安装时产生的误差。
液压缸的有杆腔和无杆腔均留有富余行程,以适应土建以及钢吊桥制造、安装可能存在的误差,同时也保证了钢吊桥能下降到最低位置。
在液压缸的下腔(有杆腔)和上腔(无杆腔)的安装最高点均设有专用排气测压接头,用于液压缸安装和使用过程中的排气,必要时可用于液压缸的有杆腔和无杆腔的压力测量或充泄液压油。
活塞处动密封采用OMK—MR型组合密封和V形组合密封相结合,V形组合密封件采用多唇密封,密封性能优良。活塞杆处动密封采用V形组合密封,密封沟槽为轴向可调式。防尘圈选用P6型单作用防尘圈,其材料为改性填充丁腈橡胶NBR,具有硬度高、耐磨性好、抗老化性好等优点。活塞杆的出口端装有刮污圈,材料为ZCuAl10Fe3,用于防止泥沙和冰层进入液压缸内部,能去除活塞杆上杂物,保护防尘圈与密封圈。
活塞杆、销轴外表面采用先镀紧密性乳白铬防腐,再镀硬铬提高硬度的办法防腐;液压油采用L-HM46抗磨液压油。
由于液压缸工作在海岛环境,液压缸外表的防腐需要特别措施:液压缸整体喷砂后喷铝,再用环氧富锌油漆涂装防腐。
3 液压动力站结构设计
液压动力站包括1套油箱总成、2套油泵电机组和控制阀组。油箱为完全封闭不锈钢材料制成,油箱侧设有进入检修孔、液位计、除湿型空气滤清器、液温计、带有过滤网注油器、旁通型回油滤油器、油箱底部设置做成斜度并设置放油塞(便于清洗换油);吸油侧和回油侧用隔板隔开,以分离回油带来的气泡和脏物;油泵采用抗污染强的高压柱塞泵,能向系统提供平顺的压力油,且油泵电动机组在系统最大压力时能连续平顺工作,2台油泵电动机组采用两套冷却设备,独立工作,必要时也可以同时工作;为了便于检修及油箱的散热,油泵电机组设置在油箱旁边。液压动力站上设置压力阀组和方向控制阀组,压力阀组设定系统的额定压力;方向控制阀组控制吊桥的提升和下降。
4 管路安装设计
输油管材质为1Cr18Ni9不锈钢材料,采用锯割方法下料,弯管使用专用弯管机冷弯加工,采用氩弧焊焊接。液压管路系统安装完毕后,应使用冲洗泵进行油液循环冲洗。循环冲洗流速应大于5m/s。循环冲洗后,使管路系统的清洁度达到NAS163 89级要求。管路安装完毕应对管路作不低于额定工作压力1.5倍的耐压试验,确认管路无外泄漏。
5 现地电气控制
现地电气控制采用可编程序控制器(PLC)控制和继电器手动控制两种方式,同时设有操作手柄,方便现场操作(见图1)。两种控制方式互锁,PLC控制方式时可以通过远程接口实现远方操作;现地控制柜可以对动力站上液位、液温等进行报警,对系统压力、液压缸的上、下限位进行监控。
图1 电气控制网络图
6 液压原理设计
为了满足码头吊桥的功能要求,设计了一种液压系统[3,4]。液压系统原理图如图2所示。
图2 液压系统原理图
液压站通过控制阀块向油缸有杆腔充压力油,同时油缸无杆腔向液压站排油,活塞杆收缩,可以实现钢吊桥提升。液压站通过控制阀块向油缸无杆腔充压力油,同时油缸有杆腔向液压站排油,活塞杆伸出,实现钢吊桥下降。
为了防止钢吊桥在提升位置可以锁定,在油缸的有杆腔设置了缸旁阀块,在缸旁阀块上设计了液控单向阀,利用液控单向阀的反向锁定功能,保证钢吊桥在48h内因油缸内泄露产生的沉降不超过100mm。缸旁阀块还能在高压软管突然爆裂时随时锁住液压缸,防止钢桥快速坠落。
液压系统中设置温度压力补偿型调速阀,通过调定2只调速阀,可以使2只油缸保持同步运行,从而保证钢吊桥双缸同步运行。系统设置手动纠偏装置,可以随时对2只缸进行手动纠偏。
液压站除了设有压力实时显示外,还设有最高、最低压力保护,超压或欠压均有自动保护功能,并报警,实现液压超高超低保护功能。液压站设有温度控制器,可以实时显示液压油的温度,如果油温超过60℃时,会发出提示报警。为保证液压站在正常液位以内工作,以防油高位时溢油时,泵空吸,设有最高最低油位报警功能。
7 结语
通过对码头吊桥液压设备的设计,使码头吊桥液压设备工作效率更高,经济效率得以提高,同时此设计得到了广泛地应用。
[1] 朱珠.船舶吊桥的液压浮动[J].液压与气动,2003(9):21-22.
[2] 石郦均.浙江玉环-乐清滚装轮渡码头钢吊桥及起吊设备设计[J].浙江水利水电专科学校学报,2004(2):29-30.
[3] 刘延俊,关浩,周德繁.液压与气压传动[M].北京:高等教育出版社,2007.
[4] 袁承训.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,1999.