轮胎式集装箱龙门起重机吊具回转机构改造

刘徽

天津港太平洋国际集装箱码头有限公司（以下简称“太平洋国际码头”）位于天津滨海新区东疆保税港区，是我国北方第一个保税集装箱码头。码头岸线长2 300 m，目前拥有 6 个 10 万吨级集装箱专用泊位，配备 23 台岸边集装箱起重机和58 台轮胎式集装箱龙门起重机（以下简称“场桥”），年设计吞吐能力 400 万TEU。随着场桥使用时间的增加，吊具回转机构的电力液压推杆器件磨损、老化现象严重，导致设备故障率上升，维保成本增加，安全风险加大。鉴于此，有必要对场桥吊具回转机构实施改造，以提升场桥作业效率和安全水平。

1 传统电力液压推杆式吊具回转机构

1.1 结构组成

太平洋国际码头传统场桥采用电力液压推杆式吊具回转机构，其由回转电机、油泵、回转电磁阀组、双向电力液压推杆、丝杠杆、左旋和右旋终点限位、吊具零位限位、钢丝绳连接块、转向滑轮等组成。

1.2 工作原理

1.3 存在的主要问题

（1）液压油泄漏。在场桥作业过程中，吊具在多数情况下通过钢丝绳与小车柔性连接。随着作业负载和起升速度的变化，吊具在惯性作用下会发生不同程度的偏移和晃动，导致起升钢丝绳受到的拉力时大时小。拉力通过连接块作用于液压油缸两侧，对油缸形成巨大的瞬间冲击力，使整个缸体剧烈抖动，导致液压油缸油封（特别是端面两侧的O形圈）磨损严重，容易造成液压油泄漏。

（2）油箱侧面支架处开裂。吊具回转机构液压油箱侧面支架焊接处在冲击力的作用下容易开裂，甚至可能造成整個电力液压推杆倾倒，导致吊具在负载中突然急速回转，引发碰箱等事故。

（3）回转丝杠断裂。回转丝杠无润滑脂加注点，加之其长期暴露在海边盐雾环境中，导致端部螺纹处锈蚀严重，在缸体剧烈抖动和受力不均的情况下，容易出现断裂现象。

（4）整体维修拆卸困难。在缸体发生漏油故障的情况下，通常需要拆卸整个吊具回转机构，以便清洗回转电磁阀和更换密封圈。此外，吊具回转机构支架处焊接作业需要采用专用吊架将整个油缸吊起，对侧面实施补焊和打磨作业后与支架焊接，并对支架实施加强筋作业。高空施工作业的难度较大，单次维修工期需要2 d，维修工作量大，需要耗费大量人力和财力。

（5）缸体进气故障频发。在维修电力液压推杆或更换液压油等日常保养过程中，空气容易进入油泵和连接管路，致使油泵无法正常抽取液压油且吊具回转机构无法动作。在这种情况下，维修人员需要拆除回转电磁阀，人工排出空气，维修过程复杂且耗时、耗力。

（6）故障复发率较高。液压油缸油封损坏后，更换的新油封的实际使用寿命仅1年左右。油缸油封磨损和泄漏故障高发，导致设备维修成本上升。

2 机械摆臂式电动推杆吊具回转机构改造

2.1 结构组成

机械摆臂式电动推杆吊具回转机构由XDT型电动推杆及其底座、左旋和右旋终点限位、吊具零位限位、机械臂及其底座、平衡牵引梁、钢丝绳连接块、转向滑轮等组成。

2.2 工作原理

机械摆臂式电动推杆吊具回转机构工作原理如下：将回转电机的旋转运动转换成电动推杆的直线运动;机械摆臂机构采用杠杆原理，电动推杆推动机械臂的上端，机械臂的中部连接平衡牵引梁，平衡牵引梁的两端各连接2根钢丝绳，机械臂的下端连接固定轴点;钢丝绳直接作用于平衡牵引梁的两端，通过改变吊具后侧的同侧钢丝绳长度来实现吊具回转动作。

2.3 XDT 型电动推杆

2.3.1 结构组成

XDT 型电动推杆由回转电机、弹性联轴器、减速器、梯形螺杆螺母传动副、连接叉头、轴承座、伸缩防尘套、行程限位开关、防尘套管等组成。

2.3.2 工作原理

XDT 型电动推杆工作原理如下：以回转电机作为动力源，通过减速器带动梯形螺杆螺母传动副，将电机的正转或反转转换为螺杆的直线往复运动。XDT 型电动推杆具有高效自锁功能。在断电情况下，通过制动器（螺杆螺母传动副具有自锁功能）可以在任意位置停止并保持负载，从而使吊具回转真正达到角度精确、停位快捷的要求。

2.3.3 易损件维护

XDT型电动推杆在日常作业中的主要故障见表1。可见，铜螺母是电动推杆最易损坏的部件，也是日常维护的主要部件。传统的电力液压推杆日常维修拆卸工序复杂且耗时;相比之下，XDT型电动推杆拆卸方便，易损件互换性好。

以更换铜螺母为例，具体拆装步骤如下：（1）依次拆除防尘套管、通盖、压紧螺母、伸缩套、连接叉头、铜螺母（见图7）;（2）在螺杆头部使用千斤顶等装置，将螺杆螺母传动副往后卸出;（3）螺杆螺母传动副卸出后，装入并紧固新的铜螺母，依次安装通盖、防尘套管、伸缩套、连接叉头等部件，完成拆装。

3 机械摆臂式电动推杆吊具回转机构应用优势

（1）吊具负载作业时通过钢丝绳传递的冲击力经过平衡牵引梁和机械臂的缓冲，不会对电动推杆造成直接影响，从而大幅延长电动推杆的使用寿命。

（2）电动推杆减速箱和机械传动装置均采用2号通用锂基脂润滑，不存在液压油或齿轮油泄漏问题，从而避免造成环境污染。

（3）XDT型电动推杆中增加行程限位开关，其目的是防止在左旋或右旋终点限位发生故障时电动推杆继续运行导致移位失控，从而在设备故障时起到极限保护的作用。

（4）设计简单可靠，稳定性高，易损件互换性好。机械摆臂式电动推杆回转机构采用分体式设计，电动推杆、机械臂等部件拆卸和更换方便，大幅提升日常维修便利性。

（5）电气改造不额外增加控制线路和控制点，对电气原理图修改较小。拆除原有回转接触器，更换为左旋回转接触器和右旋回转接触器，接触器控制采用原有的电磁阀控制电路;另外，更换电流容量更大的回转断路器。

4 结束语

场桥机械摆臂式电动推杆吊具回转机构改造从根本上解决了传统电力液压推杆式吊具回转机构因液压油泄漏而造成的环境污染问题，消除了由油箱侧面支架处开裂带来的安全隐患。新型机械摆臂式电动推杆吊具回转机构设计简单可靠且稳定性高，便于日常维保，自使用以来，吊具回转机构故障率明显降低，大大提高港口码头作业效率。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2019-05-11）