新型液压论文

2024-08-09

新型液压论文（共8篇）

新型液压论文篇1

0 引言

近年来,随着工业技术的不断发展,人们对液压机的速度提出了越来越高的要求,低效率高耗损的生产方式已不能满足市场的发展步伐。传统的通过增大阀的通径来提高流量而获得高速的液压控制方式,其效果往往不尽如人意,这主要是由于传统的采用阀控制的液压系统在实现高速—低速或低速—高速转换过程中,阀的开口大小不能实现有效的比例流量控制,造成液压冲击进而造成滑块位置不能精确控制。

目前,国内生产的液压机在速度、稳定性、抗偏载能力、调平精度等技术水平方面与国际先进水平相比有一定差距。德国生产的高性能液压机快下速度可达600mm/s,回程450mm/s,工作速度40~60mm/s,速度可与高速机械压力机相媲美,其主要是采用了大流量大通径电液伺服阀系统控制技术。目前国内专业阀生产厂家还不能达到国际先进水平,而进口产品采购周期长(往往需要长达一年以上的时间),价格是国内同类产品的10倍以上,大大制约了国内高速、高性能、高精密液压机的发展。

为了改变传统的液压控制方式,填补国内空白,提升金属板料成形液压机的技术水平,我公司联合德国福伊特哈雷液压有限公司和中科院沈阳自动化研究所,发挥各自优势共同开发高性能数控混合伺服液压机成套设备。该系统采用大流量电液伺服泵通过智能控制单元对液压系统压力、方向、流量进行精确快速控制,提高液压机的速度、精度、可靠性,实现速度的平缓过渡,减小系统压力流量损失和液压系统冲击噪声,实现液压机产品在高速、高效、环保、节能和高附加值等方面的突破。

1 液压系统原理

1.1 动力部分

本液压系统(图1)采用伺服步进电机驱动,电机M1驱动两件双联齿轮泵pump1、pump2,电机M2驱动另外两件双联齿轮泵pump3、pump4,分别给主缸上腔和下腔提供液压油。由于采用的是齿轮泵单独控制上下腔,所以在滑块快速下行时,可以启动步进电机M2反向转动,将主缸下腔油液抽到油箱,减小主缸下腔回油阻力,得到更高的快下速度。同时,由于采用了齿轮泵,其流量稳定,只要改变步进电机的转速,就可以得到不同的工作速度。

1.2 主缸控制阀块

主缸控制阀块如图1中CF1(双点划线)所示,外观如图2所示。其作用在于对泵输出的油液进行分配,以实现执行元件的特定动作。主缸控制阀块可以分成三个功能部分:(1)第一部分控制主缸上腔,主要由两只三位四通电磁换向阀、两只调压阀组成。两只三位四通电磁换向阀分别控制泵pump1、pump2输出的液压油的输出方向,例如:当电磁换向阀YV1、YV3均得电时,则泵pump1、pump2输出的液压油均进入主缸上腔;YV1、YV3均失电时,泵输出的油经CF1阀块回油箱,系统卸荷;YV1、YV4得电,则主缸上腔由泵pump1供油,泵pump2输出的液压油回油箱;YV2、YV3得电,则主缸上腔由泵pump2供油,泵pump3输出的液压油回油箱。(2)第二部分控制主缸下腔,其组成及工作原理与第一部分相同,不做详细叙述。(3)第三部分用于控制充液阀,主要有压力阀、

蓄能器、单向阀,电磁换向阀等组成,有单独的小电机M3及小流量齿轮泵pump5供油,蓄能器主要用于维持其压力恒定。

另外,阀块上开有一些接口,用来安装压力传感器和压力表等器件,显示和检测工作压力,采集液压系统压力流量等信号,输入控制系统,形成闭环。

1.3 液压垫缸控制阀块

液压垫缸控制阀块如图1中CF2(双点划线)所示。连接在主泵1的出口分支处,其初始状态接三位四通电磁换向阀中位(0位),油路处于关断状态,不影响主阀块油路系统。当液压垫需要顶出时,只要通过控制系统,使电机M1转动,由泵1供油,同时电磁阀YV12得电,即可实现液压垫的顶出。同理,YV11得电,即可实现液压垫的退回。调压阀F9设定阀块CF2工作压力,调压阀F8作远程控制,作为F9的先导控制阀,设定压力小于或等于F9设定值。一般情况下,调压阀F8安装在机身或控制台上便于操作的位置,并由压力表B4来观察调节的压力值,F9一般设定为一个固定的高压,通常为25MPa。

另外,本液压垫阀块系统还可以实现液压机的拉伸功能,如图1所示,电磁阀YV11、YV12均不得电,电磁换向阀接中位,不影响主缸阀块系统的正常工作。如图3所示,液压垫初始为顶出状态,滑块慢速加压下行,液压垫被迫退回,液压垫下腔在调压阀F9的作用下形成背压,经F9溢流,维持液压垫缸下恒定成形压力,同时,液压垫缸下腔拉伸成形背压可根据用户工艺需要通过远程调压阀F8进行远程调节控制。板料随动成形,这种工艺方式成形的工件质量高,可以有效减少和防止拉破起皱现象。

2 样机试制

经过中德双方多方面的技术交流,最终制成公称力为160t样机,各项指标参数均达到了设计值,滑块快下速度达450mm/s,工作速度在0~40mm/s之间无级调整,回程速度达450mm/s。试制成功的样机噪声很小,由于采用了伺服电机控制,几乎没有空转能耗,节约能耗为普通产品的30%。滑块定位精度高,在450mm/s的快下和退回速度下,误差仅为±0.1mm。

3 结论

本文介绍的一种无级可调液压系统结构简单,改变了传统的通过改变阀开口大小实现对液压系统速度流量的定量控制方法,直接通过伺服电机和定量齿轮泵为液压系统提供能量,只需控制伺服电机转速就可以得到不同流量,结构简单,消除了阀制造误差、系统惯性等潜在不利因素,只需改变程序控制方式,就可以得到所需的液压机运动件速度,实现了液压机在高速、高效、高精度、节能、环保等多方面的突破。随着控制技术的不断发展,该项技术必将推动液压机制造技术的变革。

参考文献

[1]夏卫明,骆桂林,王义平,等.一种无级可调恒压控制油路系统及其应用[J].锻压装备与制造技术,2010,45(5):39-40.

[2]夏卫明,胡斌,许闯.电动调节缓冲开口可调高度机构设计[J].锻压装备与制造技术,2011,46(5):42-45.

[3]韩启义.浅谈液压机的节能型缓冲装置的应用[J].锻压装备与制造技术,2011,46(1):31-33.

[4]帅长红.液压机设计、制造新工艺新技术及质量检验标准规范实务全书[M].北京:北方工业出版社,2000.

新型液压论文篇2

中图分类号：G637.5 文献标识码：A 文章编号：1672-8882（2015）05-104-01

液压系统以其运动平稳，相同输出功率液压系统的体积小、重量轻、易于实现自动化，易于实现过载保护。液压组建已标准化，在无污染情况下系统工作寿命长等诸多的优点，在现代冶金、航空、机床、矿山等行业的机器设备上获得了广泛应用。但液压系统也有一些缺点，如液压组件制造精度需要较高，对污染较敏感，系统调整需要较高的技术水平，还有泄漏等问题。

一、液压系统通常按组件功能对液压系统的组成进行分类，一般分为执行元件、控制元件、动力元件、辅助元件和传动介质。其中执行元件包括液压缸、液压马达；动力元件即油泵；控制元件包括各种压力、流量及方向控制阀；辅助元件包括油箱、冷却器、管道、控制仪表等；传动介质即液压油。这些液压元件、传动介质和辅助元件必须通过集成块来达到我们所需要的功能，即集成块是中介。

二、一般设计存在的不足

集成块的一般设计是接近于正方形，六个面除一个面把在盖板上外，其余五个面上都安装有液压元件，如图（一）。

（一）集成块的体积很小，使得工人在安装液压元件时非常困难，特别是液压系统需使用蓄能器时，由于蓄能器体积大，集成块体积又小，无法将蓄能器直接把合在集成块上，液压设计人员只有通过别的办法把蓄能器安装在液压箱外侧，这样看起来很不整齐，给搬运也带来了很大的不便。

（二）由于集成块上孔特别多，很多孔在集成块内部互相交叉，使得检查有一定的困难。集成块内部如果孔的深度不够或者过深就会使油路不通，从而导致压力波动或者引起不正常的噪声。

三、新型设计

本文所提出的新型集成块是一个长方体，所有的液压元件都固定在一个平面上。采用这种新型的集成塊性能稳定、寿命延长、故障率低、质量提高。由于集成块的体积比较大，是一个长方体，具有足够的空间来固定液压元件，蓄能器直接固定在集成块上，这样不但看起来整齐舒服，而且设计、安装、检查和维修都很方便。

（一）集成块是一个长方体，厚度比较薄，液压设计人员设计起来比较轻松，（如图二）。右图从上到下分别把合溢流阀、液控单向阀和电磁换向阀。1、2两孔对着溢流阀上的两孔，3、4两孔对着液控单向阀上的两孔，5、6、7、8、9五孔对着电磁换向阀上的五个孔。此九个孔在一个面上，因而设计时不用考虑此九个孔相交的问题，只考虑别的面上的工艺孔是否与此九个孔相交、工艺孔与工艺孔是否相交等问题；另外此种集成块的设计是在厚度上分成几个层，分别是进油层、回油层等，用几个层就分几个层，层与层之间的厚度以两层之间的孔不相交为原则，这样设计起来思路特别清晰，也减少了很多不必要的工艺孔，这样就大大减少了设计的难度，为加工也提供了极大的方便。

（二）由于此种新型的集成块比较薄，集成块在往盖板上把合时很容易，一般的内六方螺钉就可以了，这样不但减少了安装的难度，也节约了成本。另外，所有的液压元件都安装在一个面上，且是水平面，在水平面上操作很符合人们的劳动习惯，扳手和内六方也很容易下去，这样不但节约了劳动时间，还减少了劳动强度。

（三）集成块上孔特别多，所以检查起来即麻烦问题又很难全部发现，而使用这种新型的集成块，因为减少了很多工艺孔，所以检查起来就容易多了。最重要的是减少了集成块内部孔与孔之见出问题的可能性，即集成块内部的孔该通的通，不该通的不通。这样不但检查容易，也避免了系统装好后才发现动作顺序乱了，还需要把所有的液压元件全部拆掉。利用这种新型的集成块不但减少了不必要的劳动、缩短了加工周期也节约了成本。

（四）这种新型的集成块最大的优点是拆装容易，便于维修。给用户带来了很大的方便。

（五）利用这种新型的集成块振动小、噪声低、安装和维修方便、寿命长、故障率低，从而大大的提高了它的性能。

四、应用

近几年来，钢球生产厂家都陆续采用了这种新型的集成块，利用这种集成块的产品的液压系统工作稳定，噪音低，寿命长。目前使用这种液压系统的钢球设备的单位国内的有东阿、哈轴、如皋、三峡、省钢等几十个厂家；国外的有美国、日本、印度、德国、韩国等很多国家。他们对此种液压系统反应特别好，使用多年从没出现过问题。

五、结语

推土机新型液压绞盘系统篇3

(1)该系统采用宁波力士液压有限公司LYJ100型液压绞盘,结构紧凑,安全性好,操作可靠。该绞盘绞绳时有加力装置,钢丝绳排列有序;被动放绳时有止滑装置,减小了卷筒惯性,不乱绳。具体参数如附表所示:

(2)在前机罩前焊一个连接支架,通过8个M20的螺栓与绞盘连接。

(3)驱动该绞盘动力借用铲刀倾斜控制阀(或松土器控制阀)的压力油,通过锁止阀后进入绞盘的液压马达,马达回油到铲刀倾斜控制阀(或松土器控制阀),马达泄油则进入工作泵吸油管,这样操纵铲刀倾斜控制手柄(或松土器控制手柄)即可操纵绞盘动作。

(4)锁止阀(加载)手柄置于驾驶员座右侧板下部位,并为其手柄设计了固定挂钩。当绞盘不工作时,固定挂钩钩住手柄;当绞盘工作时,松开挂钩,扳动手柄即可。

(5)当绞盘前置时,导绳装置可配焊于铲刀上;当绞盘后置时,导绳装置可安装于绞盘支架上。

新型自动液压卸车机的研制篇4

关键词：散装物料,有限元优化,液压系统,同步

0 引言

液压卸车机行业需求量巨大, 如面粉行业:因为面粉行业的特点 (面粉的微利) , 日处理1000t以上的新建面粉企业或者老厂改造。玉米行业、油脂行业、饲料行业、冶金行业、水泥行业的不断发展, 以散状物料为原料的新建公司不断增多, 使其生产加工能力进一步扩大, 要求其卸车环节的效率进一步提高。现有的卸车机存在诸多问题:1) 液压系统可靠性差, 液压缸出现漏油现象;2) 自动化程度低;3) 液压平台挡轮器设计不合理等。

1 研究内容

1) 散装物料行业近年来发展迅猛, 散装物料的运输是非常重要的环节, 散装物料的卸车严重影响整个运输的效率。散装物料卸车设备在国内生产厂家较少, 相比之下竞争不激烈但价格较高。根据市场需求我们研发新型液压卸车机, 解决了国内同行业产品的很多缺点, 此产品技术先进利润空间大。公司鼓励新产品的开发, 提高市场竞争力, 新型液压卸车机不仅填补了行业的空白, 也将成为公司新的经济增长点。

2) 液压卸车机工作示意图和原理说明:如图1

载重汽车按指令开上翻板平台, 人工启动液控挡轮器, 指挥汽车就位, 汽车后轮与挡轮器完全接触。按下启动信号按钮 (带灯按钮) , 自动升起主液压缸, 同时启动信号按钮灯自动熄灭, 使翻板平台起升 (时限3.5min) 到45°的角度 (与水平的夹角) ;然后延时20s~30s (在这个过程中车内的物料被逐渐卸出) , 然后翻板平台自动落下并复位 (时限2.5min) , 最后空车开下翻板平台, 挡轮器复位。其中后悬长的汽车升前挡轮器, 后悬短的汽车升后挡轮器。

3) 液压卸车机钢结构平板利用有限元方法对液压翻板装置进行优化设计, 以减轻平台重量, 提高平台工作性能。

建立液压卸车机翻板平台三维模型及优化分析:如图2

通过建立液压翻板装置的三维立体模型, 把平台的三维模型导入有限元分析软件, 分析出平台在不同工况下的应力和应变大小, 根据不同工况下、平台不同位置的应变大小对平台结构进行优化, 对优化后的结果进行试验验证, 并得出最优设计方案。

4) 液压系统的设计

(1) 在设计中需解决的一下问题

①两个五级液压缸的同步问题;②断电时的平台下落的措施。

(2) 解决以上两个问题的措施

①采用同步马达尽量保持两液压缸的同步, 并采用一电磁换向阀配合接近开关来对运行较慢的液压缸补油, 从而达到同步的目的;

②设计中采用一蓄能器储存一定的油液, 当平台未下落到原位置时突然断电, 可将蓄能器的截止阀打开, 用蓄能器的压力打开液控单向阀, 达到液压缸回油下落的目的;

③为了节约能源和减少溢流损失, 采用双联叶片泵, 小流量泵来控制阻车器的动作, 并向蓄能器充油和补油来达到液压缸同步的目的。两液压泵分别由两个电磁溢流阀控制, 确保空载启动。采用电接点压力表来保护液压泵由于溢流阀故障引起的过载。根据液压卸车机的实际工作状况, 重新设计液压系统。

5) 液压卸车机电控系统:通过对现场调研发现操作者在控制室内不能很好的了解整个卸车过程, 存在一定的安全隐患。因此我们设计了无线遥控装置, 操作者能随身携带方便操作;

6) 液压卸车机的卸车过程, 由2条5级单作用液压缸同时动作完成。2条液压缸做到绝对同步是不可能的, 因此我们采用国际知名品牌高精度同步马达, 辅以差异补油法对液压系统进行精确控制。当液压平台在升起过程中, 2条液压缸的负载不完全相同, 所以液压缸的伸出和缩回的速度是不同的。这样就会导致平台动作时在水平方向的倾斜, 我们通过设计将此倾斜控制在很小的范围内。为了检测这一微小的倾斜, 设计了高精度检测设备陀螺仪。陀螺仪垂直悬挂于平台下方, 当出现大于设定的倾斜值时, 便发出信号控制液压系统对动作速度慢的液压缸加大供油量减小平台的倾斜值, 完成卸车过程。

该卸车机具有设计新颖、机构先进合理、适用性强、卸车效率高等特点。玉米淀粉加工、面粉加工人力卸车市场行情:2~5元/吨而使用液压卸车机卸车的费用0.2元/吨, 一年节省费用50万元~90万元, 以上仅为保守计算, 如果企业每天的进货量更为巨大, 购买卸车机后当年就可以收回成本。

3 应用效果

1) 液压汽车卸车机快速完成自动卸车, 减少了工人繁重的体力劳动。改善了劳动条件, 减少对环境的污染。实现大型车辆的连续卸车。

2) 液压汽车卸车机用于煤炭、沙石、矿石、粮食、饲料等行业。其性能稳定、安全可靠, 更容易做好环保设施, 向低碳经济迈进了一步。

参考文献

[1]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京:北京理工大学出版社, 1998.

[2]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2002.

一种新型液压驱动轴流泵系统篇5

2008年3月, 海洋石油工程股份有限公司在该公司青岛场地进行亚洲第一大导管架番禺导管架 (设计重量1.65万吨) 的滑移装船, 装载驳船为海油工程自有3万吨下水驳。根据黄岛码头2008年3月潮差及该驳船自身调载能力计算, 需另配置6台1000方/小时调载泵。6台调载泵的安装位置位于3万吨驳船前、中、后各两台, 左右舷对称分布的人孔处, 人孔直径550mm。驳船型深14.25米, 普通离心泵安装在甲板因吸程不足不能满足工况要求, 需设计制作一种外形尺寸能满足人孔直径550mm, 吸程或扬程满足驳船型深14.25米的要求, 基于此提出一种新型液压驱动轴流泵。

2 主要技术参数及要求

排量:1000m3/h;扬程:17m过流介质:海水 (硬质杂质<10mm, 含沙量<1%) ;环境温度:-25℃-45℃;泵体外型尺寸:Φ≤550mm。

驱动形式:液压马达驱动水泵, 柴油机驱动液压泵, 动力站采用一拖二;控制系统:机旁控制和控制室远程控制。

3 计算及选型

3.1 泵体选型

根据技术参数要求, 水泵体选择600QHB1000-17-1 (如图1所示) , 由过滤器、叶轮、导壳、泵轴、外层导水管、密封组件、液压马达连接和排水管等组成。水泵采用单级轴流泵, 叶轮和导壳采用铸铜结构, 泵轴、外层导水管等采用不锈钢, 密封件采用双机械密封结构。主要技术参数:排量:1000m3/h;扬程:17m;水泵转速:1620r/min;驱动功率≤80Kw;水泵效率:>70%。

3.2 动力单元计算选型

动力单元采用集装箱结构, 内部装配有柴油机、液压系统及控制柜 (机旁控制) 。柴油机驱动两套独立液压系统, 分别向两台水泵组提供动力。液压系统 (如图2所示) 由双联变量泵、控制阀组、液压马达、过滤系统、冷却系统组成, 液压泵在柴油机驱动下, 通过吸滤器从液压油箱中吸入液压油后, 通过增压输入到控制阀组内, 控制阀组中安全阀可限制系统最高压力, 换向阀控制液压马达旋转和停止。而液压马达与泵头 (水泵) 连接, 带动水泵轴旋转而实现输送一定流量和压力的水。通过合理匹配液压油冷却系统, 保证液压油的油温不超过55℃。控制柜可完成动力及液压控制, 通过采用微电控制器实现其逻辑控制、信息 (压力、温度、位置) 采集和与上微机 (控制室中) 的通讯。

3.2.1 水泵功率P

式中:Q-流量m3/s;H-扬程m;γ-重度Kg/m3。

3.2.2 液压马达工作压力选择△P=22Mpa

3.2.3 液压马达选型

液压马达输出扭矩Mm

式中:n-转速r/min

液压马达排量Vg

式中:ηm-液压马达机械效率%

根据计算结果选择德国Linde公司HMF135-02柱塞马达, 排量135.6ml/r。

3.2.4 液压泵选型

液压马达输入流量Qm

式中:ηmv-液压马达容积效率%

液压泵排量Vg

式中:np-液压泵输入转速r/min

ηpv-液压马达容积效率%

根据计算结果选择德国Linde公司HRP135-02柱塞泵, 排量135ml/r

3.2.5 发动机选型

发动机输出功率PF

式中:Qp-液压泵输出流量L/min

△Pm-液压系统调定工作压力28Mpa

ηp-液压泵效率%

根据计算结果选择重庆康明斯NTA855-P500型发动机, 主要参数如下:

发动机适应环境温度:15℃~45℃;适应海拔高度:0-1500米正常工作;适应空气湿度:≤80%;柴油发动机:额定功率:330KW;最大功率:370KW;额定速率:1800r/min;发动机的冷却方式:采用防冻液水冷却形式。

3.2.6 温度系统设计

工作环境要求:调载泵工作环境-25℃~45℃, 油箱温度控制范围15℃~55℃。液压系统工作温度一般推荐在30℃~50℃范围内工作比较合适, 最高不超过65℃。考虑到压载泵工作在高的环境温度下, 液压系统工作是油温与环境温度差值。温度系统由两台独立的回油冷却系统和三台加热器组成。油温冷却系统由油泵、过滤器、风冷散热器和控制阀组成, 液压系统回油经风冷散热器、过滤器进入液压油箱, 而风冷散热器风扇有齿轮泵、控制阀组、液压马达驱动。微控制器通过液压泵吸油口温度传感器感知温度, 根据温度范围对2台散热器控制电磁阀实现单、双控制。温度在30-55℃间单控;温度在55℃以上双控;温度在低于30℃时不控。液压系统预热控制:设置两位开关控制三组5KW加热器通断, 动力为外接船用电。液压系统连续工作是最大消耗功率Po:

式中:ηs-液压系统效率%;液压油箱、原件散热功率No:

式中:K-散热系数28W/m2℃;A-散热面积6 m2;液压马达在水中工作其散热功率No1:NÂÃK At350 0.6 30 10ÁÁ6.3KW

根据计算结果, 选择两台YLZ-400风冷散热器, 其散热功率为2×1.15KW。

4 控制系统

根据需求, 对泵有机旁控制及集中控制室的远程控制, 系统控制原理如图3所示, 该控制系统由中心控制室、若干调载泵动力站 (最多可同时连接12个动力站) 和连接动力站与中心控制室的船用通讯电缆系统组成。采用CAN总线通讯技术, 完成动力站内部通讯以及与中心控制室的远程通讯, 实现数据传输与通讯。

该调载泵控制系统, 可以在动力站本地手动控制系统泵1、泵2的启动、停止, 当模式开关转换到远程控制时, 则泵1、泵2的运行交由中心控制室控制;液压系统的散热风扇可以手动测试运转, 正常情况根据液压油温自动控制;机油和液压油预热在动力站手动操作;图文显示器, 实时显示动力站工作状态参数, 包括泵1、泵2、散热风扇的运行状态, 液压系统参数和报警参量等。

调载泵中心控制室的主要功能是集中监测、显示各个调载泵动力站的运行状态和报警参量;在动力站模式开关转换到远程控制时, 操作人员监测到的该动力站运行状态, 通过中心相应按钮开关, 直接远程操作动力站泵1、泵2的运行、停止。

5 调载泵系统的主要特点

5.1 结构紧凑, 该泵及液压马达等直径550mm, 能够从船甲板入孔中直接下方到压载仓, 工作完毕后从入孔中可以方便取出。

5.2 集中控制, 该系统所有泵控制及参数可以集中显示在控制台上, 另外控制系统具有扩展性, 留有20台泵的控制预留接口。

6 应用

该套调载泵系统在制作完毕后, 完成厂内试验并安装在3万吨驳船上。根据现场使用的情况, 该泵完全达到设计要求, 成功完成番禺项目导管架的滑移装船。近几年, 该系统陆续投入多个大型结构物的牵引装船项目, 如西江24-3DPP导管架、秦皇岛32-6CEPI组块、锦州9-3CEPD组块等并得到良好应用。该液压驱动型轴流泵的成功研制并应用填补国内空白。

摘要：介绍了海洋石油工程股份有限公司为该公司下水驳船配置的液压驱动调载泵系统, 包括系统设计原理、结构、技术特点等。

关键词：轴流泵,液压驱动,集中控制

参考文献

[1]姜培正.过程流体机械[M].北京:化学工业出版社, 2001.

[2]雷天觉.液压工程手册[M].北京:机械工业出版社, 1990.

新型液压架空乘人装置研究分析篇6

架空乘人装置 (煤矿简称猴车) 是一种用于矿井运送人员的新型运输设备。一直以来, 由于该装置具有运行安全可靠、人员上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作人员少和运送效率高等特点, 广受煤炭企业的青睐[1]。然而最近几年由于存在生产厂家和销售市场良莠不齐、鱼目混珠的状况, 导致原本集“安全、节能、环保、经济”等诸多优势为一体的架空乘人装置在运行过程中事故频发[2]。

《煤矿用架空乘人装置安全检验规范》 (AQ1038-2007) 是最新行业标准[3], 规定了多达16种架空乘人装置相关标准规定的安全保护项目, 本文研究的新型架空乘人装置, 采用开式液压系统, 负载敏感泵调节与PLC控制结合, 实现安全高效运输的同时, 各种保护项目齐全。

1 液压驱动系统组成

如图1所示, 液压驱动系统主要由负载敏感泵1, 溢流阀2, 电磁比例换向阀3, 梭阀4, 平衡阀组5, 液压马达6组成。负载敏感泵1为系统提供液压能, 溢流阀2保护系统安全, 电磁比例换向阀3起到调速功能, 液压马达6带动绳轮回转运动。液压驱动系统单件质量较小, 便于安装和维护, 容易实现无级调速和正反转。

2 控制保护功能

该液压驱动系统自身就具有软启软停、过速和欠速保护、制动保护等优点。

2.1 软启软停

没有使用变频器和软启软停装置的机械架空乘人装置启动和停车时冲击大, 容易造成设备损坏和人员恐慌。该系统使用的电磁比例换向阀阀口的开度与比例电磁铁提供的电磁力正相关, 即电磁比例方向阀既可以控制方向, 又可以调速。用PLC控制比例电磁铁的电流线性递增, 绳轮的速度逐渐增加, 直至达到固定速度1.2 m/s;反之, 则系统缓慢停车, 设备运行平稳, 人员乘坐舒适。

2.2 过速和欠速保护

架空乘人装置的运行速度与乘坐人员多少有关, 人员数量多时, 速度变小, 人员数量少时, 速度变大。该设备使用的负载敏感泵可以自动适应负载变化, 输出流量稳定。图1中电磁比例换向阀的阀口可以看做一个可调节流阀阀口, 则负载敏感泵调速过程如图2所示。节流阀两端的压差由阀5的弹簧调定, 负载增大, 压差减小, 变量调节机构使泵排量增大, 供给马达的流量不变, 架空乘人装置运行速度不变。反之, 负载减小时运行速度也不变。

2.3 制动保护

在工作制动和轮边制动双重保护之下, 增加了执行器制动。利用马达产生制动扭矩, 最大限度地阻止“飞车”现象的发生。如图3所示, 以A侧进油为例进行分析, A侧的压力油推动马达旋转, 同时使压力阀B阀口打开, 回油可以顺利地返回油箱。当有发生“飞车”的危险时, 压力阀B的阀口关闭, B侧油路的液压油暂时被困在马达出口和压力阀B之间, 被困油液使马达产生与负载方向相反的阻力扭矩。在阻力扭矩的作用下架空乘人装置的“飞车”趋势被阻止, 保证了人员的安全。

1.单向阀A 2.压力阀A 3.压力阀B 4.单向阀B

3 其他保护

3.1 机头机尾越位保护

根据《煤矿安全规程》第368条第5款规定, 架空乘人装置在下人地点的前方, 必须设有能自动停车的安全装置[4]。使用固定抱索器时, 在驱动轮与迂回轮禁区安装红外线传感器, 人员越位触动该装置, PLC控制设备停车。采用活动抱索器时, 设计零速上下车装置, 人员到达下车区域自动停止前行[5]。

3.2 全线紧急停车保护

在架空乘人装置上行和下行两侧均安装拉引开关, 拉引开关的距离由生产厂家决定, 并用准3的钢丝绳相连, 当乘坐人员发现有异常或紧急情况时, 在任何一处拉动钢丝绳, PLC控制箱可使系统立即停止运行并发出语音报警, 待故障排除后方可开车运行。

3.3 重锤下限保护

重锤落地会造成钢丝绳张紧力不足或消失, 牵引钢丝绳因张紧力不足会打滑甚至发生掉绳事故。为避免此类事故, 在重锤下方设置红外检测开关, 当重锤与地面的距离达到危险值后触动该红外线开关。PLC收到信号后发出停车指令, 设备停止运行, 工作人员把重锤高度重新调整后方可开车[6]。

3.4 无人值守

没有检测装置, 人工控制设备启、停会遇到以下问题:1) 人员正在乘坐时设备停车, 人员下车徒步行走;2) 没有人乘坐时设备一直运转, 造成资源浪费。

在上车区和下车区各安装一套红外线检装置, PLC根据监测装置的信号控制设备的启动、停止。当有人上车时PLC发出开车指令, 并根据采集的信号记录上车人数, 同时PLC以最后一个上车人员乘坐时间点开始延时停车, 延时长度是乘坐该设备的单程时长, 延时结束无人上车设备自动停车[7]。如此可减少值守人员, 又可节约资源。

4 结语

新型架空乘人装置的优点:1) 电磁比例方向阀和PLC控制结合实现了设备的软启软停功能, 避免设备损坏, 人员乘坐舒适;2) 负载敏感泵根据负载变化调节自身排量, 为系统提供了过速、失速保护, 保证了系统安全;3) 平衡阀组的“困油”功能使马达产生制动扭矩, 有效防止“飞车”现象的发生;4) PLC控制的加入, 实现了系统机头机尾越位保护、全线紧急停车保护、重锤下限保护、无人值守等功能。

参考文献

[1]严明林, 王泰民.煤矿架空乘人装置的创新设计及应用[J].机械工程师, 2011 (9) :136-137.

[2]袁旭虹, 钱军, 赵朝国, 等.矿用架空乘人装置电控系统的现状及其发展方向探讨[J].工矿自动化, 2012 (7) :32-34.

[3]汪巍.架空乘人装置的正确选型浅析[J].山东煤炭科技, 2012 (2) :37-38.

[4]陈新禄.架空乘人装置KXJ1_S型电控系统的改进与应用[J].能源与环境, 2009 (2) :35-36.

[5]赵韦, 胡军华.煤矿井下架空乘人装置优化设计研究[J].山东煤炭科技, 2013 (5) :143-145.

[6]孙健.架空乘人装置用隔爆兼本安型控制箱的研制[J].工矿自动化, 2012 (12) :90-93.

新型液压论文篇7

本文所研究的新型高压液压泵所使用的异型齿轮, 其工作条件为:工作温度90℃以上, 转速2400rad/min, 压力达3~6Mpa, 而且要保证有85%以上的容积效率。因而此类齿轮要求力学性能高, 尺寸精度高和形位公差小, 还有啮合及噪音等方面的要求。目前国内的齿轮生产公司一般还不具备生产这种齿轮的技术或者技术不够成熟, 而国外的这一技术比较成熟, 我国对这种齿轮的需求主要依赖于进口。在这一方面, 国内的很多公司都没有竞争力, 这对企业的发展很不利, 同时进口这种齿轮价格比较昂贵, 这对国内的经济发展也有影响。

要想实现这种齿轮的批量化生产, 首要任务就是对齿轮的齿廓形状有个明确的认识。目前针对各种形状的齿廓进行研究的例子有很多, 由于计算机辅助设计技术和数控加工技术的飞速发展, 许多过去认为很复杂的曲面齿廓的设计和制造就变得相对容易。于是, 出现各种齿廓形状的齿轮, 如直线共轭齿廓齿轮、外啮合摆线类齿轮、外圆弧及其包络线齿形的楔块式内啮合齿轮等。研究者试图寻找一种性能优越的齿轮来代替渐开线齿轮, 且已取得了一定的进展。如直线共轭齿廓内啮合齿轮, 应用这种齿轮得到的齿轮泵综合性能优良、且结构简单、排量压力覆盖面广, 尤其是高压下的低噪声和长寿命使其在日益发展的液压技术中占据突出的优势地位。由此可见, 对非渐开线齿轮的研究正显现出迅速发展的趋势。但对于本文所提到的异性齿轮, 目前, 国内对这一技术的研究还不是特别深入, 技术成果也不明显。因此, 本文研究的课题和理论成果具有一定的参考价值。有利于该技术的进一步发展, 加快实现我国自主生产、批量生产的步伐。

1 齿轮齿形的研究

欲使一对齿轮能按照规定的要求和传动比正确啮合, 该对齿轮的轮齿齿廓在某一点接触时, 过该接触点的齿廓公法线应与两轮连心线交于两轮的瞬心点。这个规律通常称为齿廓啮合基本定理。

理论上, 可用作齿轮齿廓的曲线有很多种, 目前常用的齿廓曲线有渐开线, 圆弧线和摆线等等。齿廓的形状对齿轮的性能有着决定性的作用, 因此要研究齿轮传动的情况, 首先要对齿廓形状有充分的了解。

1.1 齿廓形状的确定

本文中针对一种新型高压液压泵用粉末冶金异型齿轮进行研究, 由于该液压泵的特殊工作条件, 使得它所需要的齿轮也必须具有很高的力学性能和工作性能。因此这种齿轮采用一种内凹形齿廓。如图1所示。

1.2 内啮合共轭齿廓方程的求解

传统的共轭齿廓求解主要有三种途径:一是已知一个齿廓方程求另一个共轭齿廓方程;二是已知齿条方程求一对共轭齿廓方程;三是已知接触轨迹方程求一对共轭齿廓方程。以上的每一种求解方法都各有特色。但是, 求解的过程中均用到了坐标系之间的变换公式, 这使得齿廓方程的求解较复杂。而在这篇文章中, 采用了一种不同于以上三种方法的手段对这种内凹式齿廓的方程进行研究和求解。该方法是基于啮合角函数的一种共轭齿廓直接求解方法。该方法在已知啮合角变化规律但在齿廓和接触轨迹都未知的情况下, 无需坐标系之间的坐标变换, 可直接求解共轭齿廓方程, 使求解过程简单化。

如图2是所要研究的共轭齿廓示意图。符号K1和K2代表齿轮1和齿轮2的一对共轭齿廓。两轮的节圆半径分别为r1和r2。旋转坐标系 (x1O1y1) 和 (x2O2y2) 分别于齿廓K1和K2固联且坐标系的原点与齿轮回转中心重合。在初始位置时, y1轴与y2轴通过节点P, 与两轮的连心线的延长线重合。假设齿廓k1上一点C1的法线与其节圆相交于点p1, 齿廓k2上一点C2的法线与其节圆相交于点p2。当齿廓k1逆时针转过角度θ1, 相应地齿廓k2逆时针转过角度θ2时, 点p1和点p2同时运动到节点P, 点C1和C2也进入啮合。根据齿廓啮合基本定律, 可得

式中, α1为齿廓k1上C1点的法线与节圆在P1点的切线之间的夹角, α2为齿廓k2上C2点的法线与节圆在P2点的切线之间的夹角。根据啮合角的定义, α1和α2分别为齿廓k1和k2的啮合角。在此, 令

参照图2, 在初始位置时, 坐标系 (x1O1y1) 的y1轴和 (x2O2y2) 的y2轴位于两轮连心线O1O2上, 齿廓k1和k2在节点处啮合。设齿廓k1上C1点在坐标系 (x1O1y1) 中的坐标为 (x1, y1) , 则由几何关系可以得出

此即所求齿廓k1的参数方程。齿廓k2上的一点C2在坐标系 (x2O2y2) 中的坐标

此即为所求齿廓k2的参数方程。

由式 (2) 可得

式中i为该对齿轮的传动比 (常数) 。

如图3所示, 齿廓k1在C1处切线的斜率表示为

即

将式 (1-4) 两边分别对θ1求导得

将 (8) 结果代入式 (7) 得

将 (9) 展开并整理得

式 (10) 简化为

由于r1为常数, 因此上式可以写成

根据以上分析可以得出, 为保证齿廓为共轭齿廓, 齿廓参数l、α、θ1三者之间必须满足式 (11) 或式 (12) 。当给定啮合角随转角的变化规律后, 参数方程 (4) 和 (5) 也就可以确定了, 即可求出该共轭齿廓的方程。这种方法无需求出啮合轨迹以及使用坐标变换等复杂过程, 使求解齿廓方程变得简单。

2 实例设计与建模仿真

2.1 齿轮各参数的确定

对已有的产品进行测量以及合理的猜想, 初步确定这种齿轮的啮合角为一常数 (α=45°) 。齿轮几何尺寸及参数计算值如表1所示。

如上所述, 当两个齿廓的啮合角α为一常数时, 式 (12) 可以写成

将 (13) 和已知参数代入式 (4) 和 (5) 就可以得到确定的齿廓方程。利用Pro/E, 在笛卡尔坐标系环境下, 输入如下的曲线方程就可以得到齿廓形状。

用此方法和已知参数值建立的一对共轭曲线如图4所示。

从图4中可以看出, 两条曲线的曲率不相同, 这也是一对齿轮正确啮合的必要条件。而且, 为保证齿轮在啮合的过程中不发生干涉现象, 应选择曲率大的作为内齿轮的齿廓, 选择曲率小的作为外齿轮的齿廓。

2.3 实体建模及运动仿真分析

根据表1中所确定的齿轮的尺寸值以及齿廓曲线的建立方法对齿轮实体造型。模型建立过程主要用到了Pro/E的草图绘制, 实体拉伸和阵列等主要指令。得出的模型如图5所示。

把建立好的内、外齿轮模型根据运动过程中相应的约束条件装配到一起进行运动仿真分析。如图6所示。

在仿真运动过程中, 对两个齿轮的啮合进行干涉碰撞分析, 分析结果显示, 该对齿轮啮合时, 不会发生干涉。说明得到的共轭齿廓可以保证齿轮满足正确啮合条件, 从而也验证了之前所求出的齿廓方程 (4) 、 (5) 和 (12) 是正确的。此种设计方案具有可行性。

2.4 实验验证

为了实际验证齿廓方程正确性, 在满足工作条件为:工作温度90℃以上, 转速2400 rad/min, 压力达3~6Mpa的情况下, 我们利用粉末冶金工艺技术制造出齿轮实物并进行装机实验, 获得成功试用。

3 总结

将啮合角函数理论运用到这种特殊齿形齿轮的研究中, 使得到齿廓方程的过程简单化。该方法摒除了常规求解方法中必须使用坐标变换或者必须已知接触轨迹曲线的缺点, 是一种圆齿轮共轭齿廓的直接求解方法, 而且这种方法具有一定的普遍性和通用性, 可以推广到其他形式的齿廓方程的求解中, 具有一定的参考价值。

经过了大量的理论计算, 最终得出了所研究的齿轮的齿廓方程。目前, 国内对这种齿轮的研究很少, 成果也不明显, 使得大多数企业对这种高压齿轮泵的需求依赖于进口, 提高了生产成本。因此, 对该技术进行研究, 掌握这种齿轮的加工方法, 实现自主加工和大批量生产对行业发展具有重要的意义。这篇文章可以为该技术的深入研究提供一定的参考。

参考文献

[1]林菁.共轭曲线啮合角函数理论及其应用.北京:科学出版社, 2005.

[2]吴序堂.齿轮啮合原理.北京:机械工业出版社, 1982.

[3]骆家舜, 吴大任.齿轮啮合理论.北京:科学出版社, 1985.

[4]林菁, 王启义.基于啮合角函数的平面共轭齿廓的求解.东北大学学报, 1999.

[5]林菁, 王启义.基于啮合角函数的平面共轭齿廓凹凸性判别.东北大学学报, 2000.

[6]葛正浩, 杨芙莲.Pro/ENGINEER Wildfire机构运动仿真与动力分析.北京:化学工业出版社, 2008.

新型液压论文篇8

该液控箱结构主要由蓄能器、压力表、直通单向阀、换向阀、球阀等组成。

各主要部件的功用如下:

1.蓄能器:用以储备足量的高压油, 为井口防喷器提供可靠油源。另外还具有稳定压力、降低噪声、补偿系统卸漏等功能。蓄能器型号为NXQ1-L10/31.5-H, 公称容积为10L、公称压力为31.5MPa.;蓄能器出口压力 (系统压力) 由操作面板上对应的系统压力表显示。

2.三位四通换向阀:三位四通换向阀属于手柄操纵式滑阀, 用于使蓄能器高压液压油流入防喷器油缸关闭腔 (或开启腔) , 实现关井 (或开井) 操作, 操作时, 只需扳动面板上的三位四通换向阀手柄, 便可迅速实现防喷器的开关动作。本液控箱为2个三位四通手动滑阀, 两阀的A、B口均连有压力表, 用于显示控制防喷器开关动作的压力油的压力值。每对防喷器控制输出口前端都设计有双液控单向阀, 可以在没有动力的情况下锁紧防喷器驱动油缸, 防止防喷器密封失效。

3.溢流阀:控制系统的最高工作压力, 顺时针旋转手轮, 系统压力升高, 逆时针旋转手轮, 系统压力降低, 本系统工作压力设定为14-16 MPa, 防喷器开关控制压力推荐在8.4-10.5 MPa。

4.直通单向阀:用来控制压力油单向流动, 防止倒流。

5.球阀:本液控箱有液压钳工作开关阀、蓄能器工作阀、系统泄荷阀三种球阀。

二、控制箱工作原理

控制箱是控制预先储存在蓄能器里的压力油的流动方向, 当需要开、关防喷器时, 来自蓄能器里的高压控制液通过管汇的三位四通换向阀被分配到各控制对象 (防喷器) 中, 只需扳动相应的三位四通阀手柄, 便可实现防喷器得以迅速开关动作。

三、控制箱功用

1.FK10-2B控制面板上有两个手动换向阀, 可分别控制两个被控对象:两台单闸板防喷器或一台双闸板防喷器。

2.FK10-2B的含义为:FK表示防喷器控制装置简称, 10表示——蓄能器容量10升, 2表示防喷器控制油口对数, B表示第2次改进。外形尺寸980 (高) ×750 (长) ×450 (宽)

3.在蓄能器充压14-16MPa后, 可以对一台防喷器连续开关一次。打开一付闸板需油量:2.9L;关闭一付闸板需油量:3.5L。

4.每对防喷器控制输出口前端都设计有双液控单向阀, 可以在没有动力的情况下锁紧防喷器驱动油缸, 防止防喷器密封失效。

5.修井机能提供给控制箱系统的最大压力16 MP a (控制箱直接与修井机上用来连接液压钳的进、出油口连接, 与液压钳共用一个液压源;连接接口规格:NPT1"内螺纹) 。

四、控制箱主要液压元件的选择配置