多连杆升降后桥液压系统改进.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， N0 ． 0 4 ． 2 0 1 3 多连杆升降后桥液压系统改进 库宏刚， 胡瑜涛 宝鸡石油钢管有限责任公司， 陕西 宝鸡7 2 1 0 0 8 摘 要 介绍 了同步 分流 马达 在前 摆式机组后桥升降机构 中的应用 ， 并与原设计 系统进 行了 比较， 阐述了 同步分流 马达 的优点和选用 原则 。 关键 词 机构 ； 同步 ； 马达 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 04 0 0 7 1 0 2 The Hy d r a u h c S y s t e m I mp r o v e me nt o f The M u l t i l i n k Li fti n g Br i d g e KU Ho ng - ga n g， HU Yu -t a o B a l i P e t r o l e u m S t e e l P i p e C o ． ，L t d ． ，B a li 7 2 1 0 0 8 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f the S y n c d i v e r s i o n mo t o r i n the l i f t i n g me c h a n i s m o f t h e F r o n t S w i n g We l d e d P i p e Mi l l a n d ma k e s t h e c o n t r a s t t o t h e o r i g i n a l s y s t e m．I n a d d i t i o n ，t h e p a p e r e l a b o r a t e s the a d v a n t a g e s a n d s e l e c t i o n p r i n c i p l e o f the S y n c d i v e r s i o n mo t o r ． Ke y wo r d s me c h a n i s m ； s y n c h r o n o u s ； mo t o r O 引言 目前 ， 在工业生产领域 ， 较长物料 的搬运和传送 多 依靠几个互为一组的执行机构去实现 ，然而因为所采 用 的机构 同步控制方法和系统不 同，各种同步控制装 置所表现 出不同的同步精度 ， 影响到生产线效率 ， 和安 全生产等问题。 1 问题 描述 在我分厂的螺旋焊管前摆机组中 ，后桥输送机构 为多连杆式机构 见 图 1 ， 每个升降机构均 由一个相同 的液压缸执行机构起升动作 ，将经飞剪后不 同定尺长 度 的钢管从焊管机组生产线上下放至通往精整线的输 送辊道上 ， 在下放 的过程中， 为 了保证钢管水平平稳落 下 ， 避免四个机构起落速度不一致而引发事故 ， 后桥机 构的升降同步性就显尤为重要。 图 1后桥 升降机构 收稿 日期 2 0 l 3 0 2 0 1 作者简 介 库宏刚 1 9 8 3 一 ， 男 ， 陕西西安人 ， 工程师 ， 工学 学士 ， 从 事螺旋 焊管生产线设备的管理 、 维护和改造工作。 2 对原有系统的改进 2 ． 1 原 系统 因后桥升降依靠液压传动实现 ， 故在液压系统 回 路设计初期就考虑了同步 回路 原理见图 2 。 向节流阀 M K l O 4 WrE1 0 E 2 0 ／ AW 2 2 0 NZ4 图 2单 向节流阀调速机构液压原理图 原理说明 升降机构由 4个液压缸执行升降动作 ， 当需要升起时 ， 电磁换 向阀左端通电， P口与 B口接通 ， 液压油打开液控单向阀分成 4路分别打开 4个单 向节 流阀进入液压缸下腔推动活塞 向上运动 ．上腔的油液 经过单 向节流阀节流后汇集到一个回油管路上 ，由 A 口通往 T口流出。因单向节流阀为回路节流 ， 因此可通 过调节 回油管路中节流阀节流 口大小 进行流量调节 ， 达到相 同的升起速度要求。 71 液 压 气动 与 密 封 ／ 2 01 3年 第 0 4期 同理 ． 在升降机构携带钢管下落时 ， 电磁换向阀右端通 电， P口与 A 口相通 ， B口与 T口相通 ， 同样可根据降落 速度的要求 ， 分别对 回油路 中节流 阀进行流量调整 ， 实 现 同步降落 。图中的液控单向阀 ， 用来防止因 自重引发 的 自动下 落 。 然而 。 后桥升降机构在长期使用后 ， 连杆机构 的各 连接转轴部分会出现不同的磨损 ，进而使 4个机构出 现不 同大小 内部摩擦力 ，这些大小不同的摩擦力形成 了升降油缸的额外负载力矩 ； 另外 ， 定尺钢管在后桥机 构上 目前很难做到被输送 至机构中心位置 ，这样就引 发了偏载载荷 。钢管偏载载荷再加上机构内部摩擦力 构成了升降机构的最终负载 ，且载荷大小和分布不均 匀 ，在每一次升降过程中都是动态变化的， 4个油缸在 升降过程中的负载均增大 ， 相互差异较大。节流阀阀芯 本身在使用一段时间后 ，流体对节流 V I 的磨损也造成 了流量变化 ， 使系统同步紊乱。 单向节流阀开度一经调整后 ， 就确定 了油缸运行速 度 ． 不能适用于需要不断调整油缸速度的系统里 ， 不能 实现节流 口开度实时动态 自动调整 ， 因此在这种复杂的 载荷情况下 ． 节流阀同步调速系统已不能满足对动态负 载同步调节的要求 ，升降装置就开始出现不 同步现象 ， 钢管在下落过程中就会发生倾斜 ， 引发安全隐患。 针对上述问题 ， 解决办法只有两个 第一 ， 就是对 连杆机构进行更换修复 ； 第二 ， 改进同步 系统 ， 采用其 它同步 回路。因机构磨损不可避免 ， 且机构的更换和修 复 占用生产时间较长 ， 对生产影响较大 ， 长远来看 ， 只 有通过采用具有 自动流量调节功能的液压同步系统才 能从 根本上减小 和消除负载变化对 系统 同步性 的影 响， 因此 ， 对同步 回路进行改造 ， 系统原理见图 3 。 7 2 S1 0 PS 图 3 同步分流马达调速 机构 液压原理 图 2 ． 2改进后 系统 原理说明 液压同步分流马达是 由的若干个液压 马达组成 ， 尺寸相 同， 加工精度较高 ， 使得各液压马达 流量基本相 同，从而实现 同步。由于加工误差不可避 免 ， 还是存在一定的同步误差 。 在液压马达内部的每一条管路上都设置了一个 由 单向阀和溢流阀组成的阀组 ．用来消除位置不同步误 差。当电磁换 向阀左端通 电时 ． P口与 A 口相通 ， 升降 机构执行升起动作 ， 由于分流马达同步误差 ， 升降机构 内部摩擦和偏载的同时存在 ，总有一个液压缸先到达 终点 ， 随着马达的继续运转 ， 已到达终点 的液压缸压力 油通 过溢流 阀回到单 向阀 2与单 向阀 3之 间的管路 中， 因单 向阀 2的开启压力小于单 向阀 3的开启压力 ， 先到达终点的液压缸所连接单 向阀以外 的单 向阀 2即 被打开 ． 压力油进入速度慢 的油缸 ， 进行同步补偿 。 同样在当电磁阀右端通电时 ， P口与 B口相同 ， 液 压缸执行回程动作 ， 必然也有一个缸先到达终点 ， 随着 马达继续转动 ， 该油缸和马达之间产生真空 ， 油缸下腔 产生的压力油通过马达 ， 换向阀流人单 向阀 2与单向阀 3之间的管路中，因阀 2开启压力小于阀 3开启压力 ， 因此压力油打开阀 2 ， 对该支路进行补油 ， 消除同步误 差。 阀4的作用是收集液压缸回油， 保证流量一致性 ， 防 止分流马达按照最快速液压缸的速度运行 ， 导致其它液 压缸没能及时跟上。 特别是 当换 向阀零位时液压缸发生 自重回落， 阀4起到背压阀作用 ， 阻止 自重回落。 对于各个液压缸存的负载偏差 ，可通过适 当的调 整溢流阀 1或其它液压元件配合液压马达使用减少负 载差别 ， 修改和消除同步误差。 在应用 中，我们采用了意大利进 口罗茨品牌 的同 步分流马达 ，从 目前的使用效果来看改进后的同步调 速回路系统满足了后桥升降机构同步升降要求 ，机构 运行安全 ， 平稳。 3结 束 语 从以上使用效果和分析来看 ，单向节流 阀调速 回 路具有回路 简单 ， 成本低 的优点 ， 但 同步精度不高 ， 系 统效率低 ， 稳定性差 ， 不宜用于偏载和负载变化频繁的 场合 。而同步分流马达效率高 ， 集成性好 ， 同步精度高， 但成本高 。因此 ， 应根据使用场合进行合理应用。 参 考 文 献 [ 1 】 成大先． 机械设计手册【 M】 ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． 【 2 】 黄海涛． 液压 缸 同步 回路 的设计 与应用【 J J ． 流体 传动与控 制， 2 0 0 6 ， 5 ． 【 3 】 郭猛 ． 液压同步回路 的分析与应用[ J ] ． 机械与电子， 2 0 1 2 ， 2 1 ．