液压型集装箱吊具的电动化改造应用

徐聪

（阿特拉斯科普柯（中国）矿山与建筑设备贸易有限公司，江苏南京210000）

液压型集装箱吊具的电动化改造应用

徐聪

（阿特拉斯科普柯（中国）矿山与建筑设备贸易有限公司，江苏南京210000）

介绍了传统液压型集装箱吊具的电动化改造技术以及该电动化改造优势及特点，并成功应用于港口实际生产，验证了改造方案的可行性，产生了可观的经济效益，具有较大的工程应用价值和推广意义。

集装箱；液压吊具；电动吊具；改造

集装箱吊具是集装箱起重机的关键部件，吊具的质量与可靠性，直接影响着起重机装卸性能。在集装箱起重机全部故障中，吊具的故障几乎要占60%～70%，液压传动是现有集装箱吊具的传统方式，而由于液压吊具具有检修难、维修周期长的缺点，使得液压吊具越来越无法满足生产实际需要。近年来，用户不断创新，在此基础上，改造并研发出了具有自重轻、节电、故障率低的新型电动吊具，达到了降低成本、节能环保的目的。

1 液压吊具的电动化改造

1.1 液压吊具工作原理

一般液压驱动的吊具采用泵和阀以及驱动电机，电机带动油泵工作，压力油通过管路分配阀分到各个执行机构，再由电磁阀的得电与失电控制油路开闭，从而触发执行机构工作，其构成如图1，主要完成的工作有：

（1）由液压马达带动减速箱进行传动，实现吊具主梁伸缩，以满足不同标准英尺装箱转换需求。

（2）为起吊集装箱，吊具和集装箱要进行连接和脱离，由油缸驱动实现开闭锁。

（3）导向板功能，起吊集装箱时为了保证对箱的效率，设置了由液压马达驱动四个导向板。

图1 液压型集装箱吊具

1.2 液压型吊具的缺点

（1）吊具中液压元器件，在使用一段时间后，都会出现机械的磨损，橡胶老化，所以会出现渗油，压力不足，发热、且污染环境等缺陷。

（2）液压系统组成复杂，元器件较多，容易发生故障，维修成本较高，且维修周期长。

鉴于以上缺点，液压吊具急需进行改进，电动化改造便是其中一种选择。

1.3 电动吊具和液压吊具工作原理对比

电动吊具的框架结构和传统液压吊具相同，区别仅在于其执行机构（如图2所示液压和电动伸缩式集装箱吊具结构示意图），原减速箱马达驱动方式被替换成三合一的减速箱驱动，开闭锁通过拉杆带动转销工作，伸缩通过三合一驱动链轮实现[1]。

1.4 电动型吊具的优点

电动吊具由于使用减速器驱动，存在如下明显区别于液压吊具的优点：

（1）吊具自重变轻，提高了有效起升载荷。同样装卸功能，电动吊具中减少了原500 kg的液压站，120 kg左右的液压油等，而增加的三只减速箱总重才200 kg左右，使得吊具自重由8.5 t下降至7.5 t左右。同时，吊具自重部分减轻部分可转移给有效起升质量上或起升总质量降低，改善结构受力和整机振动。

（2）节能环保。液压吊具由于7.5 kW的电机一直在工作，而电动吊具电机仅仅在需要动作的时候工作，不需要的时候就停止，降低了用电量。

（3）元器件相对减少，且故障率低，易于维护，提高了吊具工作可靠性。

（4）电动吊具的指令响应快，节约伸缩和开闭锁时间，提高了生产效率。

1.5 改造方案

（1）去除液压吊具的液压站，将伸缩和转销机构改为电动驱动。

（2）拆除原伸缩驱动系统，焊接电机安装支架，改为电动机直接驱动减速机带动链轮传动，电气控制部分作相应改造。

（3）拆除原转销驱动系统，焊接电机安装支架，对端梁进行改造，重新设计转销驱动，改为电动机直接驱动减速机带动拉杆进而带动转销工作，电气控制部分作相应改造。目前，南京港已按此方案对原吊具实施了改造，改造前后的实物如图3所示。

图3 电动型集装箱吊具改造实物图

2 两种型式吊具性能比较

按港口吊具一天作业10 h计算，主要经济及技术指标分析如下：

2.1 经济指标分析

2.1.1 耗电指标分析及对比

液压吊具：10 h，7.5 kW的电机连续工作，用电量10×7.5=75°；

电动吊具：10 h，伸缩电机4 kW，开闭锁电机0.55 kW×2，伸缩一次20 s，开闭锁一次1 s，按每小时平均作业量30箱计算，假设有一半伸缩工作量，也就是15次，合计300 s，开闭锁次数为30次，每次都要开闭，合计60 s，10 h工作伸缩用时3 000 s，用电（3 000/3 600）×4=3.34°，开闭锁用电10 h 600 s，合计用电（600/3 600）×1.1=0.19°，合计用电3.53°，一天至少节省75-3.53=71.47°.一年可以节省71.47×365=26 086.55°，所以这是一个非常可观的数据，而这仅仅是一台吊具的耗电量。

2.1.2 元器件互换性和成本比较

液压吊具的易损件主要有主油泵，大约有12～16个电磁阀和溢流阀、单向阀，10个线圈，20多根油管，4个导板马达，1个伸缩马达，120～140升的液压油，件多易损，正常液压油需要一年更换一次，费用在2 000元左右，泵的使用寿命在5年以内一台，更换过的泵因为各种配合导致寿命只有2～4年不等，预估计一台吊具的换液压配件的费用大约在1万元人民币以上。液压件还涉及到一个生产厂家的存库，零配件型号的更换后不能替代，型号不能通用等问题。

而电动吊具上面只有三个三合一减速器，需要定期更换的只有润滑油，以吊具的这种工作速度，润滑油出厂后可以一直不用更换，而且现在国内生产减速机的厂家越来越多，使得元件的互换性大大提高，易更换且成本低。

2.1.3 运行成本比较

由于电动吊具比传统的液压吊具自重轻了大约1 t，因而对起升机构的损耗和起升机构的用电，每年也可以节省一笔可观的维护保养和用电费用。

2.1.4 改造成本分析

虽然返厂改造会涉及到运费问题，但是可以获得厂家的全新一年的质保期，使用电动吊具平均每年相对原液压吊具节省5万余元人民币，预估一台吊具的改造费用在15万元人民币左右，但这样的成本投入会在2年多完全收回，经济效益非常可观。

2.2 生产效率分析对比

液压吊具伸缩一次30 s，开闭锁一次1.5 s，而电动吊具伸缩一次20 s，开闭锁一次1 s，故电动吊具的指令响应快，生产效率高。

2.3 故障率分析

电动吊具的故障率比液压吊个至少降低50%以上，且由于结构简单，判断故障的时间成本相对来说也要减少很多。

3 结束语

综合可知：相对于液压吊具，电动吊具在能耗、维护成本、故障率等方面具有明显的优越性，而本文中提出的液压吊具的电动化改造方案的可行性和经济性也在南京港的生产实践中得以验证，相信这种电动吊具会被越来越广泛地推广和应用。

[1]张延宗，杨瑞，贾志平.港口集装箱吊具的形式和应用[J].集装箱化，2007（09）：25-28.

The Application of Electronic Transformation of Hydraulic Container Spreader

XU Cong
（Atlas Atlas Copco（Chinese）Mining and Construction Equipment Trading Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210000，China）

This paper introduces the electronic transformation technology of the traditional hydraulic container spreader and the advantages and characteristics of it.And this technology has been successfully applied in the actual production of the port，which verifies the feasibility of the transformation plan and produces considerable economic benefits.This has great engineering application value and promotion significance.

container；hydraulic spreader；electric spreader；transformation

U674.13

B < class="emphasis_bold">文章编号：1

1672-545X（2017）05-0171-03

2017-02-06

徐聪（1985-），女，湖北武汉人，助理工程师，学士，研究方向，机械设计制造及其自动化。