碼頭鋼吊橋液壓設備設計

徐才紅

（常州瑞陽液壓成套有限公司，江蘇 常州 213149）

引言

碼頭工程鋼吊橋采用液壓設備升降，布置形式采用雙吊點布置，液壓缸缸底吊耳通過支鉸與門架鏈接，活塞桿端吊頭通過支鉸與鋼吊橋鏈接。鋼吊橋上升和下降通過液壓缸活塞桿的伸縮實現［1，2］。碼頭鋼吊橋液壓設備包括：1套液壓動力站，1套電控系統(tǒng)和2支液壓缸。

1 主要技術參數

1）鋼吊橋。鋼吊橋長度：28.0m；鋼吊橋有效寬度：5.0m／9.0m（喇叭口）；設計荷載：20t汽車或集裝箱車滿載單車慢速（小于5km／h）通過；升降幅度（外端）：提升0.40m；下降3.40m。

2）起吊設備。吊點數：雙吊點；支承方式：端部鉸接；提升力：2×800kN；下降力：鋼吊橋自重；工作行程：3.45m；最大行程：4.00m；啟閉速度：0.80m／min。

2 液壓缸結構設計

為滿足提升和下降鋼吊橋，考慮到土建和鋼吊橋制造、安裝可能存在的誤差，在液壓缸的下吊頭和上蓋處均裝有免維護的球面自潤滑關節(jié)軸承，可微量補償鋼吊橋及液壓缸安裝時產生的誤差。

液壓缸的有桿腔和無桿腔均留有富余行程，以適應土建以及鋼吊橋制造、安裝可能存在的誤差，同時也保證了鋼吊橋能下降到最低位置。

在液壓缸的下腔（有桿腔）和上腔（無桿腔）的安裝最高點均設有專用排氣測壓接頭，用于液壓缸安裝和使用過程中的排氣，必要時可用于液壓缸的有桿腔和無桿腔的壓力測量或充泄液壓油。

活塞處動密封采用OMK—MR型組合密封和V形組合密封相結合，V形組合密封件采用多唇密封，密封性能優(yōu)良。活塞桿處動密封采用V形組合密封，密封溝槽為軸向可調式。防塵圈選用P6型單作用防塵圈，其材料為改性填充丁腈橡膠NBR，具有硬度高、耐磨性好、抗老化性好等優(yōu)點。活塞桿的出口端裝有刮污圈，材料為ZCuAl10Fe3，用于防止泥沙和冰層進入液壓缸內部，能去除活塞桿上雜物，保護防塵圈與密封圈。

活塞桿、銷軸外表面采用先鍍緊密性乳白鉻防腐，再鍍硬鉻提高硬度的辦法防腐；液壓油采用L－HM46抗磨液壓油。

由于液壓缸工作在海島環(huán)境，液壓缸外表的防腐需要特別措施：液壓缸整體噴砂后噴鋁，再用環(huán)氧富鋅油漆涂裝防腐。

3 液壓動力站結構設計

液壓動力站包括1套油箱總成、2套油泵電機組和控制閥組。油箱為完全封閉不銹鋼材料制成，油箱側設有進入檢修孔、液位計、除濕型空氣濾清器、液溫計、帶有過濾網注油器、旁通型回油濾油器、油箱底部設置做成斜度并設置放油塞（便于清洗換油）；吸油側和回油側用隔板隔開，以分離回油帶來的氣泡和臟物；油泵采用抗污染強的高壓柱塞泵，能向系統(tǒng)提供平順的壓力油，且油泵電動機組在系統(tǒng)最大壓力時能連續(xù)平順工作，2臺油泵電動機組采用兩套冷卻設備，獨立工作，必要時也可以同時工作；為了便于檢修及油箱的散熱，油泵電機組設置在油箱旁邊。液壓動力站上設置壓力閥組和方向控制閥組，壓力閥組設定系統(tǒng)的額定壓力；方向控制閥組控制吊橋的提升和下降。

4 管路安裝設計

輸油管材質為1Cr18Ni9不銹鋼材料，采用鋸割方法下料，彎管使用專用彎管機冷彎加工，采用氬弧焊焊接。液壓管路系統(tǒng)安裝完畢后，應使用沖洗泵進行油液循環(huán)沖洗。循環(huán)沖洗流速應大于5m／s。循環(huán)沖洗后，使管路系統(tǒng)的清潔度達到NAS163 89級要求。管路安裝完畢應對管路作不低于額定工作壓力1.5倍的耐壓試驗，確認管路無外泄漏。

5 現地電氣控制

現地電氣控制采用可編程序控制器（PLC）控制和繼電器手動控制兩種方式，同時設有操作手柄，方便現場操作（見圖1）。兩種控制方式互鎖，PLC控制方式時可以通過遠程接口實現遠方操作；現地控制柜可以對動力站上液位、液溫等進行報警，對系統(tǒng)壓力、液壓缸的上、下限位進行監(jiān)控。

圖1 電氣控制網絡圖

6 液壓原理設計

為了滿足碼頭吊橋的功能要求，設計了一種液壓系統(tǒng)［3，4］。液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

液壓站通過控制閥塊向油缸有桿腔充壓力油，同時油缸無桿腔向液壓站排油，活塞桿收縮，可以實現鋼吊橋提升。液壓站通過控制閥塊向油缸無桿腔充壓力油，同時油缸有桿腔向液壓站排油，活塞桿伸出，實現鋼吊橋下降。

為了防止鋼吊橋在提升位置可以鎖定，在油缸的有桿腔設置了缸旁閥塊，在缸旁閥塊上設計了液控單向閥，利用液控單向閥的反向鎖定功能，保證鋼吊橋在48h內因油缸內泄露產生的沉降不超過100mm。缸旁閥塊還能在高壓軟管突然爆裂時隨時鎖住液壓缸，防止鋼橋快速墜落。

液壓系統(tǒng)中設置溫度壓力補償型調速閥，通過調定2只調速閥，可以使2只油缸保持同步運行，從而保證鋼吊橋雙缸同步運行。系統(tǒng)設置手動糾偏裝置，可以隨時對2只缸進行手動糾偏。

液壓站除了設有壓力實時顯示外，還設有最高、最低壓力保護，超壓或欠壓均有自動保護功能，并報警，實現液壓超高超低保護功能。液壓站設有溫度控制器，可以實時顯示液壓油的溫度，如果油溫超過60℃時，會發(fā)出提示報警。為保證液壓站在正常液位以內工作，以防油高位時溢油時，泵空吸，設有最高最低油位報警功能。

7 結語

通過對碼頭吊橋液壓設備的設計，使碼頭吊橋液壓設備工作效率更高，經濟效率得以提高，同時此設計得到了廣泛地應用。

［1］ 朱珠.船舶吊橋的液壓浮動［J］.液壓與氣動，2003（9）：21－22.

［2］ 石酈均.浙江玉環(huán)－樂清滾裝輪渡碼頭鋼吊橋及起吊設備設計［J］.浙江水利水電專科學校學報，2004（2）：29－30.

［3］ 劉延俊，關浩，周德繁.液壓與氣壓傳動［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［4］ 袁承訓.液壓與氣壓傳動［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.