集装箱多工位高效装箱站液压系统研究

赵瑞营 陈艺 夏朝勇

摘 要：本文简要论述了集装箱多工位高效装箱站的相关原理、技术参数以及作业流程。分别研究集装箱装箱站的3种作业情況，分析装箱站在集装箱翻转过程中主液压油缸的受力变化情况，得到翻转时的集装箱重心变化规律、液压缸拉拔力和顶升力的转换节点、最大受力的节点及力的大小等，进而设计装箱站的液压系统，来保证设备作业安全及操作人员安全。

关键词：多工位高效装箱站;受力变化;液压系统

Abstract：This paper briefly discusses the related principle， technical parameters and operation flow of multi station efficient container station. Study on three operation conditions of container packing station， analyze the force change of main hydraulic cylinder in the process of container turnover， the change rule of the container center of gravity， the transfer node of the drawing force and the lifting force of the hydraulic cylinder， the node of the maximum force and the magnitude of the force are obtained，then the hydraulic system of the packing station is designed， to ensure the safety of equipment operation and operators.

Key words：Multi-station efficient container loading station; Force variation; Hydraulic system

中图分类号：TH247

散粮主要包括小麦、大麦、玉米、谷类、高粱、豆类和油料等。粮食运输主要有袋装粮食和散装粮食2种形式。随着国家“四散化”运输的推进，散装粮食运输成为主要粮食流通形式，而其中散粮集装箱运输所占比例越来越大[1]。随着散粮物流中转中心的发展以及粮食物流行业的聚集化发展，散粮集装箱装卸设备的发展将向多工位、高效化、智能化发展[2]。多工位高效装箱站是高效装载散粮集装箱的平台，其主要适用于产区港口库、中转库等大型粮食物流节点的集中装粮发放系统。

1 多工位高效装箱站介绍

1.1 装箱站组成

多工位高效装箱站主要由料仓、电动葫芦、横梁、吊架、底架、防倾覆装置、液压系统和控制系统等组成（如图1），各部分功能见表1。

1.2 技术参数以及作业流程

（1）技术参数。适用箱型：6.7 m;工位：双工位;装机容量：36 kW;最大翻转角度：70°;起重重量：30 t;电压：380 V、50 Hz;集装箱固定方式：专用转锁、定位块、防倾覆装置。

（2）作业流程。①散粮集装箱车停到指定位置后，控制电动葫芦移动到集装箱车上方，再操控电动葫芦使吊具下落在集装箱上方。②将集装箱与集装箱车上的锁件旋转至松开，操作吊具锁紧控制拉杆，使吊具锁紧集装箱。③操作电动葫芦按钮，提升集装箱，移动到翻转平台上方，将集装箱平稳的降落在翻转平台上。④操作电动葫芦按钮，提升吊具，使吊具与集装箱分离。⑤打开集装箱门，并用撑门杆固定。⑥操作翻转平台控制拉杆，使主油缸伸出推动平台翻转，带动集装箱翻转至最高极限位置。⑦拉开料仓下的料门，向集装箱内装料，装满后关闭料门。⑧操作翻转平台控制拉杆，使主油缸回收，使翻转平台下降至水平状态。⑨控制电动葫芦移动吊具至集装箱上方，再操作电动葫芦，使吊具下落至集装箱上方。⑩操作吊具锁紧控制拉杆，使集装箱与吊具锁紧，操作电动葫芦按钮，提升集装箱，移动至集装箱卡车。确认集装箱角件落在车上的锁件后，操作吊具锁紧控制拉杆，使吊具与集装箱分离。

2 主油缸工作过程受力分析

在多工位高效装箱站的工作过程中，因为单个集装箱装粮后重量可达30 t，整个重量均落在装箱站的主液压油缸上，对整个设备的液压系统设计要求非常高。在装箱站翻转平台带动集装箱翻转的过程中，有多次重心的变化，为保证设备和操作人员的安全，进行了主油缸受力的研究，分别对空箱上升、重箱下降、半箱下降的3种情况进行分析研究，见表2～4。表中翻转角度表示装箱站翻转平台与地面的夹角，距离表示集装箱的重心与翻转平台转轴的垂直距离，集装箱重为2.5 t，装满粮时的集装箱重为30 t（含箱重），翻转平台重量为5 t，角度表示翻转平台与液压缸中心线的夹角大小。根据以上参数，计算得出当翻转平台运动到一定角度时，平台支点所受的力。受力类型表示液压缸在此时刻提供的力为顶升力或拉拔力，受力表示液压缸的受力大小。

3 液压系统设计

从主油缸工作过程受力分析可以看出，在油缸上升过程翻转平台达到45°时，集装箱的重心发生了一次变化;在下降过程45°时，也发生了一次变化。如果是半箱下降过程中，中心的变化发生在25°时。因此要求液压系统的设计应注意受力点的转换，在整个装箱过程中，油缸应提供最大的拉拔力为220 kN，最大的顶升力为380 kN。为考虑操作便捷性，设计了手动和遥控操作的液压系统，原理图见图2。

4 结论

对3种工作状态下的主油缸受力分析和计算，得到集装箱在翻转过程中集装箱重心变化规律、液压缸拉拔力和顶升力的转换节点、最大受力的节点及力的大小。为装箱站的液压系统设计时，提供关键节点的参数，进而在油缸机械加工和液压系统控制程序设置时，做到有所防范和重点对待，以保证装箱站在工作过程中的作业安全和操作人员的安全，实现运行稳定可靠。

参考文献：

[1]徐 丽，赵启兰.集装箱运输在粮食物流中的应用[J].物流技术与应用，2003（11）：68-71.

[2]赵瑞营，陈 艺，胡方方.国内散粮集装箱装卸设备应用探讨[J].现代食品，2019（4）：92-95.

基金项目：国家重点研发计划——“北粮南运”散粮集装箱运输高效装卸粮技术装备研发及示范（编号：2018YFD0401402-01）。

作者简介：赵瑞营（1993—），男，助理工程师;研究方向为粮食物流与干燥技术装备。

陈艺（1969—），女，高级工程师;研究方向为粮食物流与储运技术装备。

夏朝勇（1976—），男，高级工程师;研究方向为粮食物流与干燥技术装备。