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液压提升的可靠性及传动效率

发布时间:2017-09-30  发布者:鼎恒液压机械
   液压顶升设备也叫液压绞车,是 用来提升和下放人员、物料的设备,由机械传动系统、液压传动系统、电气控制系统等组成,是 集机、电、液一体化的产品,广泛应用于矿山开采、工程施工、港口作业、建筑与运输等行业,防爆型液压提升机适用于含有甲烷空气混合物和煤尘等爆炸性气体场合,如煤矿、气田等。
  在上世纪50年代中期,伴随着轴向柱塞泵和径向柱塞马达等新型液压元件的问世,研制出了在船舶和建筑机械上使用的液压提升机;在上世纪60年代中期,研制出适合煤矿井下使用的防爆液压提升机,并从小到大,从单绳到多绳,从缠绕式到摩擦式,品种规格比较齐全。英国和日本是 研制液压提升机较早的,前捷克斯洛伐克、前苏联、波兰和德国等在该领域具有的优越。我国防爆液压提升机的研制工作开始于1977年,1981年3月研制成功,并在煤矿井下得到推广应用。随后在提高产品性能和稳定性、降低能耗、降低噪声、控制油液泄漏和工作可靠性等方面取得可喜的成绩。液压提升机的驱动方式有低速大扭矩液压马达和高速液压马达+变速箱二种方案,高速液压马达+变速箱的驱动方式传动效率高,节能效果好,本文就介绍驱动方式为液压高速马达+变速箱的液压提升机的工作原理、特点和维修要点。
  1液压提升机的工作原理
  液压顶升装置液压提升机由机械、液压、电气三部分组成,机械部分主要由减速器、滚筒、构架、钢丝绳等组成;液压部分主要由双向液压泵、液压马达、先导控制手柄、液压制动系统、控制油泵、冷却器等组成,电气系统主要速度呈现系统、失速保护系统等组成。
  包括电机启动系统、控制电路、(或高度)指示系统等在内的液压提升机的原理。其中主电机驱动闭式高压泵,该泵是 双向液压变量柱塞泵(主泵),和液压马达组成液压闭式回路。液压马达驱动行星减速器,经减速后带动滚筒旋转,从而把缠绕在滚筒上的钢丝绳收缩或放松,带动提升箱实现上升和下降。
  先导控制手柄其实就是 一对手动比例减压阀,其压力源来自控制泵,手柄的位置决定哪个减压阀输出压力并固定在某个压力值上,一方面通过作用在主泵的伺服阀的二端推动伺服阀芯到某一位置,伺服阀的输出压力油通过伺服液压缸推动主泵的斜盘到某个位置,决定哪个油口输出高压和输出流量的大小,也决定了液压马达的转向和转速;另一方面先导控制手柄的输出压力油经过梭阀的选择后作用到液压马达的伺服缸上,使液压马达的斜盘确定在某一位置,液压马达排量有一对应值,决定了液压马达的转速。简而言之,先导控制手柄正向扳到不同角度,就可使主泵输出正向不同的流量,使提升机得到不同的提升速度;当手柄扳到较大位置时,提升速度较大;先导控制手柄反向扳到不同角度,就可使主泵输出反向不同的流量,使提升机得到不同的下降速度;当手柄扳到较大位置时,下降速度较大;当先导控制手柄扳到中间位置时,提升机停车。当先导控制手柄的输出压力为0.6~1.8MPa时,释放液压制动器;当先导控制手柄的输出压力为0.6~1.8MPa时,闭式高压泵的排量从0到较大;当先导控制手柄的输出压力为1.8~2.8MPa时,液压马达排量从较大减到较小。由此来实现液压提升机的轻载高速,重载低速。
  在闭式高压泵中,补油泵用于补充系统换热放油和泄漏,同时给泵里的伺服阀和伺服液压缸提供压力油,其压力是 由旁边的溢流阀调定。多功能阀集成了溢流阀、压差溢流阀、单向阀、截止阀等四个阀的功能。其中,溢流阀用于调节闭式高压泵出口的较高压力,压差溢流阀用于负载突变在压差高出约0.5MPa时打开溢流,达到液压泵的自我保护和节能;截止阀用于泵在出现异常时打开连通A,B油口。
  液压提升在闭式液压马达中,热油阀用于从低压侧放走适量的热油经冷却后回油箱,以防止系统油温过高;溢流阀用于调节低压侧的换油压力,测速传感器用于测量液压马达输出轴的转速,并传输到电气系统,以防止失速。
  液压制动器一般采用盘型闸制动,在液压提升机启动时,控制泵的输出压力油打开制动器,提升机开始工作,工作制动时,液压制动器就会提供制动力;在事故状态下,制动系统自动工作进行紧急制动停车。液压提升机的电气系统保护功能齐备,具有过载、过卷、过速、减速点未减速、闸瓦磨损、高压油过压、补油欠压、油温过高、油位过低、短路、断路、零位等故障警报功能。具有提升(或高度)呈现、速度呈现等功能。
  2液压提升机的特点
  液压提升机具有以下特点:
  (1)液压无级调速性能稳定,液压泵和液压马达均可调速,调速范围大,低速运转性能平稳;
  (2)采用液压传动系统和液压控制系统,电气控制回路相对简单,很容易实现防爆;
  (3)采用了液压闭式系统,在下放工况下,系统处于发电制动状态,使重力势能转换为电能入网,同时还减少了液压系统的发热,节能;
  (4)可实现轻载高速和重载低速运行工况,充分发挥设备能力;
  (5)液压系统回路简单,元器件少,结构紧凑,维修方便;
  (6)采用标准的液压元件,性能稳定,易采购,综合运行成本低;
  (7)只用一个先导控制手柄控制液压提升机的提升(或下降)速度、换向和制动,操作简单可靠;
  (8)液压制动器制动性能良好,可靠性高;
  (9)液压提升机配有钢丝绳的过卷和过放保护、超速保护、过载保护、刹车磨损保护和补油欠压保护等保护装置,保护功能齐全;
  根据目前同步液压顶升工程设备的发展状况来看,目前的设备都采用的是 液压驱动技术。与传统的具有成熟技术的电力驱动相比,液压驱动具有调速范围大,较大的功率质量比,抗过载能力强,等诸多优点;同时采用液压作为动力源的工程设备,其动力来源具有多种形式,如发动机,电机,以及其他形式的动力来源。作为在户外工作的工程设备,采用液压驱动具有的机动性能。液压顶升装置对于少部分采用气压驱动技术的工程设备,如气锤等破拆机械,只是 采用了压缩空气作为传动介质来驱动设备进行工作,而压缩空气主要特点是 质量轻,来源广泛,可压缩性强,粘度系数低对温度变化不明显,同时对环境。采用压缩气体进行驱动的设备主要特点是 系统响应速度快,反应灵敏,操控性能高。但是 ,由于空气的可压缩性,负载对系统的传动性能影响较大,其控制精度无法得到保证;同时气压传动的系统工作压力一般小于1MPa,因此,采用气压驱动技术的设备在系统驱动功率方面也有的限制,基于电力驱动、液压驱动以及气压驱动技术的适用性,对于户外作业的同步顶升液压系统使用液压驱动技术。
  现代液压系统设计方法是 在实践基础上进行深入研究逐渐形成规范的设计方法。通过结合的设计经验与液压系统的设计流程,一般液压系统的设计是 在满足特定的工作性能、可靠性以及稳定性等要求的前提下,所设计的液压系统要满足结构简单,成本较低,工作效率高,使用和维护方便,人机友好性高,使用寿命长以及可扩展等多项条件。然而液压系统的设计流程并没有固定的顺序,不同设计步骤之间需要来回进行修改和完善,这样才能设计出性能完善,状态良好的液压系统。
 
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