岸桥挂舱保护液压缸控制阀组的动态特性及其仿真研究

　　0 引言

　　岸桥（岸边集装箱起重机）是现代港口集装箱装卸的关键设备，其作业效率反映了码头的装卸能力，其安全性能则是整条作业线连续运行指标及过程控制管理水准的体现。岸桥在工作过程中发生的事故主要有吊具与滑道或集装箱与滑道间出现钩挂，以及集装箱与下层集装箱之间的锁销未打开，从而出现所谓的挂舱现象。

　　早期的岸桥由于起升速度低、系统动能小，并未设置挂舱保护装置。而现代港口所用大型岸桥具有起降速度快、起升高度及外伸距大、吊具下额定起重量增加等特点；如果不配备挂舱保护装置，一旦出现挂舱事故不仅会影响作业效率导致船舶班轮延误，甚至会出现集装箱货损、桥机机损或人员伤亡等严重后果。

　　现代大型岸桥挂舱保护装置主要由四台装有控制阀组的液压缸构成，各液压缸控制阀组应具有结构紧凑、挂舱时动态响应快、可满足对重载的支承与锁定等特点，以实现对岸桥的可靠保护。因此，分析岸桥挂舱保护液压缸控制阀组的动态特性及其影响因素，对合理设计挂舱保护液压缸控制阀组，提高岸桥的作业效率及安全性能具有重要作用。

　　1 挂舱保护液压缸控制阀组的组成原理

　　随着岸桥大型化及高速化的发展，以传统滑阀式结构为主的液压控制阀已不能适应岸桥挂舱保护装置的性能要求，而二通插装阀因其具有输出流量大、压力损失小、响应速度快及结构紧凑等独特优势，在现代岸桥挂舱保护装置中起着不可替代的作用。采用二通插装阀等元件开发的挂舱保护液压缸控制阀组液压原理如图1所示。图中挂舱保护液压缸2的有杆腔油口及无杆腔油口处分别装有缸头块1和控制阀块8，缸头块和控制阀块之间采用无缝管联接。电磁球阀3，二通插装阀6和9，压力继电器7，溢流阀10，球阀11，阻尼孔R1、R2和R3等元件集成安装在控制阀块8上，构成了挂舱保护液压缸控制阀组。

　　以吊具下额定起重量为65t，前伸距为45m的岸桥为例，单台液压缸的挂舱力约为5.58×105N，挂舱时液压缸的响应时间为0.3s～0.5s。由上述单台液压缸的挂舱力可计算出其缸径和活塞杆径分别为220mm和160mm，挂舱时无杆腔压力为16.5MPa；根据挂舱时钢丝绳的伸长量可确定出液压缸的行程为800mm；由于挂舱时响应时间短，使得液压缸无杆腔的回油量高达2280L/min。因此，将图1中二通插装阀6的通径定为DN60mm。为保证挂舱保护液压缸的控制性能，以图1中的二通插装阀6为第一级阀（主阀），二通插装阀9（通径定为DN16mm）为第二级阀，先导式溢流阀10（通径定为DN6mm）为第三级阀，并分别与阻尼孔R1、R2和R3组合形成三级压力控制。