一种开闭桥梁液压系统的设计与分析.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 O 7期 d o i l 0 ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 7 ． 0 0 8 一 种开闭桥梁液压系统的设计与分析 贾仁 敏 大连华锐重工集 团股份有 限公 司 液压装备厂 ， 辽宁 大连 1 1 6 0 3 5 摘要 该液压系统采用高精度 的同步 马达 实现 开闭桥梁的平稳运行 ， 同时利用 同步马达 的“ 增压器” 功能降低系统压力 ， 增 加系统安 全性 ； 该液压 系统选用具有远程控制能力的变量柱塞泵 ， 极大地降低了系统能耗 。 关键词 开闭桥梁 ； 同步马达 ； 变量柱塞泵 ； 桥梁 自重 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 7 0 0 2 0 0 2 De s i g n a nd An a l y s i s o f Br i d g e Op e n i n g a n d Cl os i ng Hy d r a u l i c S y s t e m J I A Re n mi n H y d r a u l i c E q u i p me n t P l a n t o f D a l i a n H u a r u i H e a v y I n d u s t r y G r o u p C o ． ，L t d ． ，D a l i a n 1 1 6 0 3 5 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e h y d r a u l i c s y s t e m e mp l o y s s y n c h r o n o u s mo t o r w i t h h i g h p r e c i s i o n t o a c h i e v e s mo o t h r u n n i n g o f b rid g e o p e n i n g a n d c l o s i n g ， i n t h e me a n w h i l e ． i t ma k e s f u l l y u s e o f s u p e r c h a r g e r f u n c t i o n o f s y n c h r o n o u s mo t o r t o l o we r s y s t e ma t i c p r e s s u r a n d e n h a n c e t h e s y s t e m s e c u r i t y ． T h u s t h i s h y d r a u l i c s y s t e m r e d u c e s s y s t e ma t i c p o we r c o n s u mp t i o n d r a ma t i c a l l y b y u s e o f v a ria b l e d i s p l a c e me n t p i s t o n p u mp wi t h f u n c t i o n o f r e mo t e c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s b ri d g e o p e n i n g a n d c l o s i n g ； s y n c h r o n o u s mo t o r ； v a r i a b l e d i s p l a c e me n t p i s t o n p u mp； b i r i d g e we i g h t 0 引言 某河面桥梁 由于有高度限制 ．导致河面船只无法 通过 ， 故桥面采用可分离相 同的两个桥梁 ， 每个桥梁一 端铰接 ， 一端 由三个液压油缸牵引进行桥梁开 闭， 如 图 收稿 日期 2 0 1 3 1 1 - 0 8 作 者简介 贾仁敏 1 9 7 8 一 ， 男 ， 辽 宁大连人 ， 工程师 ， 硕 士 ， 从事液压 系统 设计 与研究 。 。 一 一 ‘ 一 - 一 一 - - - - 一 一- - -- - - 方高炉 T R T装置上 D N 2 2 0 0旁通快开 阀设计 的液压控 制 回路 ， 从图中可以看 出 ， 当由于非常原因 ， 需要 阀门 开度最大时 ． 电磁换向阀 7的电磁铁 1 D T失 电． 使液控 单向阀 8 、 l 4关闭 ， 切断电液伺服阀 1 1的进出油路 ， 同 时 电磁 换 向 阀 1 3的电磁 铁 4 D T失 电 ．二 通插 装 阀 1 6 迅速打开 ．油缸后腔 内的液压油通过二通插装 阀瞬间 排出 ． 从而使 阀门在弹簧力的作用下快速开启 ． 开启时 间 不大 于 1 S 5 结论 从 2 0 1 2年起 ．我公 司根据不 同规格 的旁通快 开 阀．设计了与之相对应的液压执行器和相应的液压控 制 回路 ， 并 已正式 应用 于 国内冶 金行 业新 上 T R T项 目、 改造项 目以及 出口项 目 通过近百台套 T R T装置的工 业运行 ．证 明了该液压执行器伺服控制系统的设计是 2 f 1 1 所示。 本文采用具有同步功能的液压系统对桥梁进行 开 闭 ， 在全行程中 ， 能够在任意位 置可靠地停机锁定 ， 桥梁要平稳打开和关闭。 ． 图 1开闭桥 梁 - 一 - - 一 - - - ● 一- ● 一 成功的 ．它从根本上解决了 T R T装置事故停机时安全 性差 的问题 参 考 文 献 [ 1 ] 路 甬祥． 液压气 动技术手册[ M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】 黄人豪． 二通捕装阀的结 构原理 和功能分析[ J J ． 流体 传动与控 制 ， 2 0 0 4 ， 4 ． 【 3 】 王 占林． 近代电气液 压伺 服系统[ M ] ． 北 京 北京航空航 天大学 出版社 ． 2 0 0 5 ． [ 4 ] 雷天觉． 新编液压工程 手册[ M] ． 北京 北京理 工大学 出版社 ， 1 99 8． [ 5 ] 许 贤 良 等． 液压缸及其设计【 M】 ． 北 京 国防工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 6 ] 朱毅 ． 飞机地 面 油泵 车液 压系统 改 进【 J 】 ． 液 压气 动 与密 封 ， 2 0 1 2 ， 1 1 ． [ 7 】 王毅翔． 超长行 程大型液 压缸试验 系统设计【 J 】 ． 液压气动与密 封 ， 2 0 1 2 ， 9 ． Hv d r au l i c s Pne u mat i c s＆ Se a l s ／ No ． 0 7．201 4 1 液压 系统设计 1 ． 1 泵 站布 置 由理论和实践证明 ．管道特性会对液压系统动静 态特性产生很大的影 响 ， 如 响应滞后 、 系统振动 、 压 力 损失等。本系统桥梁跨距较大 。 两个桥梁的牵引油缸铰 接处相对距离达到 4 7 m．为 了尽量缩短液压管道长度 以减轻管道效应 ．因此设计两套相 同的独立液压站放 置在桥梁的两侧 ．同时每个液压站配备了两套动力 源 电机组 ， 一用一备 。如果一套电机组发生故障． 另外 一 套可以马上启动． 使系统继续工作 1 ． 2液压系统的同步性 开闭桥梁使用三个油缸同时牵引桥 面进行桥梁 开 闭． 如果油缸不能很好地同步将会导致桥面受力不均匀 而损毁 ． 所以对三个油缸 的同步性要求很高 ． 因此采用 同步精度到达 O ． 5 ％ 0 ． 8 ％的柱塞式 同步马达来实现桥 梁同步开闭的要求 。 如图 2所示 。中间油缸受力是其他 两个 油缸受力 的 2倍 ． 利用这个受力特性 ． 在理论上根 据同步马达进 出口功率相等的原理 ， P人Q人 2 P 1 出Q山 P 2 出Q出 其 中 尸 2 2 P I 出 ， Q人 3 Q出 ， 得 出 P人 2 ／ 3 P 2 出 ， 同步 马达的这种“ 增压器” 功能大大降低 了液压系统的 系统压力 ． 提高了其安全性 P l出 P 2出P1 出 图 2同 步 马 达 原 理 1 ． 3液压系统的节能措施 本次设计的开闭桥梁在打开 的时候 系统压力油进 人油缸的有杆腔 ．关闭的时候是靠桥梁 自重在有杆腔 形成背压实现的 ．所 以在桥面的开闭过程 中油缸的无 杆腔始终是低压油 如果采用 常规液压系统使用 的变 量柱塞泵 ．在桥梁关闭的时候系统高压油就会进入油 缸的无杆腔 ． 加上桥梁 自重 ， 油缸的有 杆腔就会承受包 括系统压力和桥梁 自重产生的超高压力 ．这样 既增加 能耗 ． 又使液压系统在超高压的状态下工作 ． 增加元件 成本 ， 降低 了液压 系统 的安全性 ， 从各个角度分析 ， 这 样的原理方案都是不合理 的 通过采用具有远程控制 的变量柱塞泵 ．可 以根据桥梁开闭工艺要求对不 同的 系统压力进行压力切换 ．使整个液压 系统的能耗在工 作的全过程 中达到最小化 ， 如图 3所示 。 1 ． 4液 压 系统 的安 全性 油缸上安全阀组的 A、 B口分别接软管 ．然后再连 接到液压站上 。如果软管意外破裂。 油缸在桥梁 自重的 作用下加速缩 回．这时如果没有安全措施使油缸停止 运动 ， 桥面及 桥梁主体都会遭受毁坏 。如图 4所示 ． 在 油缸的有杆腔管路上设 置管路破裂 阀． 当软管遭受意 外 碰 撞 等 原 因破 裂 后 。 油 缸 加 速 缩 回 ． 这 时 通 过 B 口 的流量迅速增大 。 当流量增加 到管路破裂 阀设 置的流 量范围时 ， 管路破裂阀立 即关闭 ， 油缸停止运动 安全 阀保护 油缸有杆腔 管路免受 液压系统 的压力 造成 的 损坏。电磁换 向阀用 于液压 系统 出现故 障后 ． 电磁铁 得电缓慢释放油缸有杆腔 的压力油 ． 将桥梁关 闭便 于 检修 A B X 图 3远程控制变量柱塞泵 图 4安全阀组 2 结论 本文针对开闭桥梁设计了具有 同步功能 的典型的 液压 系统 。 通过 同步马达来实现桥梁平稳开闭 ． 与常规 的多个 比例 阀控制相 比较 ， 降低元件成 本 ， 控制 简单 ， 效率高 。本系统也充分考虑了桥梁开闭过程 中可能产 生故障的安全保护和维修措施 ．确保了桥梁安全平稳 地工作 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 出版丰 十， 1 9 9 8 ． [ 2 ] 黄贵川 ， 等． 人行天桥 液压 同步顶升系统设计 [J ] ． 液压与气动 ， 2 0 1 1 ， 4 1 1 1 - 1 1 3 ． 【 3 】 姜继海， 宋锦 春， 高常识． 液压 与气 动传动[ M ] ． 北京 高等教 育 出版社 ． 2 0 0 2 ． 【 4 】 范存 德． 液压技术手册[ M] ． 北京 辽宁科学技术 出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 5 ] 张利平 ． 液 压传 动 系统及 设计 【 M】 ． 北京 化 学工 业 出版社 ， 2 005 ． 【 6 】 陈瑜 ， 等． 液 压阀【 M 】 ． 北京 中 国铁道 版社 ， 1 9 8 2 ． 【 7 ] 张也影． 流体力学[ M] ． 北京 高等教育 版社 ， 1 9 9 9 ． 21