液压驱动双卷筒绞车同步方法的对比与分析.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ／j ． is s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ．2 0 1 5 ． 1 2 。0 0 2 液压驱动双卷简绞车同步方法的对比与分析 许利君 ， 王 浩杰 1 ． 郑州新大方重工科技有限公司， 河南 郑州 4 5 0 0 1 5 ；2 ． 华 电郑州机械设计研究院有限公 司， 河南 郑州 4 5 0 0 1 5 摘要 随着我国液压技术水平的不断提高， 液压驱动卷筒卷绕逐步替代机械驱动卷简卷绕技术做为起重设备的重要组成部分已成 为大趋势。在使用过程中， 经常会出现两个卷筒正负载回收工况 、 负负载释放工况同时同速的同步作业情况， 现依据现场的应用情 况， 将不同工况下液压驱动的两个卷筒同步方法进行对比与分析， 为节能型、 可靠性液压绞车设计 、 开发提供设计依据， 方案具有重要 的工程应用前景。 关键词 液压驱动； 卷筒卷绕技术； 两个卷筒同步作业 ； 对比分析 中图分类号 T HI 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 2 0 0 0 5 0 3 Co mp a ris o n a n d An a l y s i s o f Do u b l e Dr u m W i n c h wi t h Hy d r a u l i c Driv e X UL i - j u n ， W A N GHa o -j i e 2 1 ． Z h e n g z h o u Ne w Da f a n g H e a v y I n d u s tr i e s T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 5 ， C h i n a ； 2 ． H u a d i a n Z h e n g z h o u Ma c h i n e r y De s i g n＆ R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 5 ， C h i n a Abs t r a c t Al o n g wi t h o u r c o u n t r y t o r a i s e t h e l e v e l o f h y d r a u l i c t e c h n o l o g y , h y dr a u l i c d r i v e n d r u m wi n d i n g t e c h n o l o g y g r a d u a l l y r e p l a c e s the me c h a n i c a l d r i v e n d r u m wi n d i n g t e c hno l o gy a s a n i mp o r t a n t p a r t o f l i f t i n g e q u i p me n t h a s b e c o me a ma j o r t r e n d ． I n t h e u s e p r o c e s s ， o f - t e n the r e wi l l b e t wo r e e l s a r e l o a d r e c o v e r y c o n d i t i o n ， n e g a t i v e l o a d r e l e a s e mo d e a n d s y n c h r o n o u s o p e r a t i o n wi th t h e s a me s p e e d ， o n t h e b a s i s o f fie l d a p p l i c a t i o n ， the d i f f e r e n t c o n d i t i o n s o f h y dra u l i c d r i v e n tw o r o l l s yn c hro n i z a t i o n me tho d s are c o mp are d an d ana l y z e d ， t o p r o v i d e the b a s i s f o r the d e s i g n o f e n e r g y s a v i n g ， r e l i a b i l i t y d e s i gn ， h y dra u l i c wi n c h d e v e l o p me n t s c h e me ， wh i c h h a s the i mp o r t a n t a p p l i c a t i o n p r o s pe c t ． Ke y wo r d s h y dr a u l i c d r i v e n ； d r u m wi n d i n g t e c h n o l o gy ； tw o d r u m s yn c hro n o u s o p e r a t i o n ； c o mp ara t i v e an a l y s i s O 前言 将液压技术引入起重设备卷筒卷绕结构相对于其 他驱动形式来说 ， 具有 结构紧凑、 功率重量比高、 驱动 力矩大、 起动平稳、 调速方便、 使用安全可靠等优点 ， 近 年来得到迅速发展并获得了广泛运用。绞车按其应用 领域和使用工况 ， 可分为矿用绞车、 建工卷扬机、 船用 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 7 作者简介 许利君 1 9 8 2 一 ， 女 ， 河南济源人， 工程师 ， 硕士， 研究方向 液 压系统设计。 绞车 、 工程机械绞车以及特殊用途绞车等 。 液压绞车系统由于其特定的工作要求， 工况分为 两种 正负载回收工况、 负负载释放工况。在使用过程 中 ， 会 出现两个卷筒正负载 回收和负负载释放工况且 要求同时同速的同步作业 ， 为更好地保证拖体按照一 定 的运动轨迹平稳运动 ， 不同工况具有不 同的解决 办法 。 针对上述问题， 本文主要针对机械系统同步和液 压系统同步方法进行详述， 通过理论分析， 对不同方案 进行对 比论证 。 S A F 1 2 减振器油性能表现优于减振器油 A ， 可以完全 满足设备使用要求。 参考文献 【 1 】 樊友权， 凌平， 戴谋军． 国外油压减振器在铁路机车车辆上的 应用[ J ] ． 电力机车与城轨车辆． 2 0 0 3 ， 2 6 6 4 6 ． 【 2 】 刘婕， 李辉， 沈虹滨． 汽车减振器油的研制[ J ] ． 光谱仪器与分 析， 2 0 0 9 ， 1 2 7 7 2 8 0 ． [ 3 】 C h a n t a l R ． S w a r t e l e ， J o h n M． R o s e n b a u m， Ma r c J ． D e We e r d t ， T h o ma s P l a e t i n c k ．F UNC TI ONAL F L UI D C0MP OS I T I ONS [ P ] ． U S 2 0 0 9 ／ 0 0 0 5 2 7 3 A1 ， 2 0 0 9 ． 【 4 】 J o h n M． R o s e n b a u m， M a r c J ． D e We e r d t ． P O WE R S T E E R I N G F L U I D [ P ] ． U S 2 0 0 9 ／ 0 0 0 5 2 7 5 A1 。 2 0 0 9 ． [ 5 ] C h a n t a l R． S w a r t e l e ， J o h n M． R o s e n b a u m， Marc J ． D e We e r d t ， T h o ma s P l a e t i n c k ．P ROC ES S F OR MAKI NG S HOC K AB S O R B E R F L U I D [ P ] ． U S 2 0 0 9 ／ 0 0 0 5 2 7 4 A1 ， 2 0 0 9 ． 【 6 】 金哲， 柯坚， 秦剑， 邓斌， 于兰英， 王国志， 杨炯， 樊友权． 高速列 车油压减振器综合性能测试试验台的研制[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 5 ， 5 9 2 9 4 ． [ 7 ] 王三槐， 黄杰， 吴忠发， 陈湘． 机车车辆油压减振器综合性能 试验台的设计[ J ] ． 电力机车与城轨车辆， 2 0 0 7 ， 3 0 6 3 8 3 9 ． [ 8 】 樊友权． 提速机车油压减振器的国产化研制[ J ] ． 电力机车技 术， 1 9 9 3 ， 3 l 5 1 6 ． 5 液 压 气 动 与 密 1- ／20 1 5年 第 1 2期 ] 一] a 单向顺序阀 平衡回路 b 液控顺序阀 平衡回路 c 液控单向阀 平衡回路 图 2 三种 控制方式 1 机械系统同步的方法 1 ． 1减速机双输出轴同步 如图 1 所示 ， 采用该结构时两卷筒 同步性较好 ， 液 压系统可使用单泵单马达驱动 ， 即使两卷筒 出绳 因负 载差异较大时也不影响两卷筒的同步性能 。该结构较 紧凑 ， 两卷筒对称布置于减速机两侧 。其液压系统 见 图2 简单， 可采用图2 所提供的三种控制方式， 在释放 工况下， 只要在液压回路上形成背压， 卷筒的转速即可 得到控制， 拖体即可实现平稳释放。 | { I | ／ 1 ] ／ -11 ＼ lr 『 I J ／ - -4 I L L_ ＼ lL J I r l 1 一 卷 筒一2 一 液压 马达3 一 减速机4 一 卷筒二 图 1 减速机双输 出轴 同步 结构 1 第一种控制方式注意事项 工作负载固定且不 需要长时间工作在负负载工况的场合。因顺序阀采用 滑阀式结构存在内泄漏。 2 第二种控制方式注意事项 此顺序阀须经过特 殊的控制比等参数的设计 ， 从而保证系统的稳定性。 因顺序 阀采用滑阀结构 ， 此系统也存在泄漏问题。 3 第三种控制方式注意事项 液控单 向阀采用锥 面密封， 泄漏量在现有阀口类型中最小 ， 从而使其闭锁 性能最好 。 1 ． 2 刚性同步轴 同步 6 如图 3 所示 ， 该结构两卷筒 同步性能较好 ， 可采用 单泵双马达独 立驱动的液压 系统 ， 由于 中间刚性 同步 轴的存在， 即使两卷筒出绳因负载不同也不会影响到 两卷筒的同步。两套液压传动机构分别布置在卷筒一 和卷筒二 内， 有利 于保护液压马达及控制元件 ， 且安装 边界尺寸要求较小 ， 可实现两卷筒的同轴 、 对称布置 。 【 j 4 - 圈 | n 1 f n h l n ＼ lk 1 _lk H 卜 J ＼ I B II I II 一 _ 卜卷简一2 一 液压传动装 置一3 一 网 陛同步轴 4 一 液压传动装置二5 一 卷简二 图3 刚性同步轴同步结构 如图4 所示， 使用该结构时两卷筒同步性能好， 可 采用单泵双马达独立驱动液压系统 ， 但是两液压传动 装置分别布置在卷筒外侧 ， 需要加装栏杆 ， 保护盖等措 施对液压马达及附件进行保护， 使得安装边界尺寸相 对较大 。 1 一 液压传动装置一2 一 卷筒一3 一 刚性同步轴 4 一 卷筒二5 一 液压传动装置二 图4 同步效果示意图 其液压系统 见图5 比较简单 ， 液压控制系统不需 考虑同步控制情况 ， 在释放工况下 ， 亦需要在 回路形成 4 ， Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 01 5 背压， 卷筒转速可以得到控制 ， 拖体可以平稳释放。 图5液压顺序阀集中控制平衡回路 2 液压系统同步的方法 如图6 所示 ， 双卷筒独立驱动液压绞车控制系统可 l - 吸油滤油器2 一 定量泵3 一比例溢流 阀 4 一 压力补偿器 I 5 一 比例方向阀 I 6 一 梭阀1 7 - 压力补偿器 Ⅱ 8 一 单向阀1 9 一 液压马达 1 1 0 一 压力补偿器 m 1 卜比例方向阀 Ⅱ 1 2 一 梭阀2 1 3 一 压力补偿器 Ⅳ l 4 一 单向阀2 1 5 一 液压马达2 图6双卷筒独立驱动液压绞车同步控制系统图 同时实现两个拖体的收放工作。系统由两套双压力补 偿 器液压调速 系统组成 ； 定量泵 2为整个 液压系统供 油 ， 通过调节 比例溢流阀 3 可满足子系统 1 与子 系统 2 所需 的工作压力 ； 系统中 比例溢 流阀的设置压力 即整 个系统的最高工作压力， 该系统为定流量定压力控制 模式 。 比例方 向阀 I 与 比例方 向阀 I I 分别控制子系统 1 与子 系统 2的回收释放工 况 ， 实现卷 筒速度调 节功 能。子系统l 释放工况下 ， 由比例方向阀 I 与压力补 偿器 I I 耦合实现速度控制， 回收工况下， 由比例方向 阀 I 与压力补偿器 I 耦合实现速度控制； 子系统2 释 放工况下， 由比例方向阀 I I 与压力补偿器 I V 耦合实 现速度控制 ， 回收工况下 ， 由比例方向阀 I I 与压力补 偿器 I I I 耦合实现速度控制。 3 结语 综上所述 ， 采用机械系统 同步进行双卷筒 同步控 制时， 液压系统相对较简单， 便于维修 ， 整体制造成本 也较低， 因此使用广泛， 但必须采用同轴布置型式。 液压系统同步有利于两液压卷筒绞车的任意布 置 ， 但其液压系统较复杂， 维修及制造成本比较高 ， 因 而只适合于一些特定的环境下应用。 参考文献 [ 1 ] 周重威 ， 等． P WM液压控制多点同步顶升系统设计[ J ] ． 机电 工程， 2 0 1 3 ， 1 ． [ 2 】 李长春， 刘晓东． 液压疲劳试验机数字控制的实现[ J ] ． 液压 气动与密封， 2 0 0 4 ， 6 ． [ 3 】 郑立捷 ， 等． 有双端缓冲装置的船用液压升降机动态特性 仿真研究[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 9 ， 2 ． [ 4 】 葛玉麟． 启闭机采用电液比例同步控制液压系统的设计应 用[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 4 ． [ 5 】 胡海清． 基于顺序 阀的顺序控制回路故障及对策分析[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 4 ． [ 6 ]6 张 晶， 等． 某大型飞机同步顶升系统设计与控制技术研究 [ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 4 ， 8 ． 声明 近期我刊不断接到多名作者反映 ， 有网站 w w w ． y y q d y m f ． c n 冒充我刊以虚假邮箱收取稿件 ， 并以我刊名义乱收审稿费、 版面费等 ， 我刊经过认真核查， 确认此事确实存在。 我们郑重声明， 该网tw w w ． y y q d y m f ． c n 与我刊、 我协会没有任何关系， 其显示的备案号“ 京I C P 备 0 5 0 3 9 4 4 8 号” 是我“ 中国 液压气动密封件工业协会” 网站的备案号， 我们认为这是严重的侵权行为， 此举严重损害了我杂志社、 我协会的形象， 侵害了 行业及会员利益。为此， 我们提醒广大作者谨慎投稿， 避免不必要的损失。 液压气动与密封 杂志社投稿邮箱 c h p s a y q m m e i ． n e t ． c n； c h p s a y q m 1 6 3 ． c o m； 联系电话 0 1 0 6 8 5 9 4 9 0 0 欢迎广大读者、 作者与我们联系。 7