工程机械多功能试验台液压系统剖析.pdf

_ l 基 曩 I ● F 。 。 、 0 。 0 ， 7 摘 要 工程机械多功能试验台用于工程机械的牵引及加载试验。该试验台可悬挂工程 J 『 机械多种工作装置， 以研究工程机械工作装置的作业机理和性能参数的选择。试验台主要由 机械结构系统 、 液压 系统 、 控制系统 、 测试系统 和电力系统等组成。根据试验 台的机械结构设 计、 性能参数以及用途与功能， 详细分析了液压驱动系统 牵引或加载液压驱动系统、 工作装 置液压驱动系统和辅助液压驱动系统 的组成、 工作原理和技术特点。 c cc cc c ． ￡c cc _ c 0一 、 c cc c c 二0 l 、 ． cc 、 c c 二 c c c c c ． ￡ 0 篡要 蒜 工程机械多功能试验台既可用作牵引台车， 又 可作为其它牵引车的负荷台车， 也可悬挂多种工程 机械的工作装置【” 。该试验台通过安装调试以后， 根 据设计要求可完成多种试验 通过改变配重， 进行胶 轮与水泥地面间的附着性能试验 ； 在施加偏载时， 进 行车辆直线行驶控制试验 ； 在牵引载荷作用下 ， 可完 成行走机构恒速控制试验 ；能够进行冲击式 、振动 振荡 式压路机及振动夯密实度随车检测试验 ； 也 能进行铣刨机、 推土机 、 摊铺机和拌和机性能试验 ； 工程机械多功能试验台的基本结构组成如图 1 所示 。 工程机械多功能试验 台牵引及负荷台车采用液 压传动。 液压系统为单泵 一单马达系统， 用功率 1 3 2 k W、 转速 2 9 8 0 r ／ m i n的直流电机驱动 1 个恒压变量 柱塞液压泵 一次元件 ， 液压泵与马达 二次元件 组成恒压闭式回路。同时台车上还设有 由两台变量 柱塞马达组成的辅助驱动装置 ，辅助驱动装置通过 两台齿轮减速器减速后 ，再通过 台车的轮边减速 一 基金项目 教育部留学基金资助项目 代码 0 0 0 4 1 0 0 5 作者简介 王述彦 1 9 6 3 一 ， 男 ， 辽宁大连人 ， 副教授 ， 博士 ， 研究方向 工程机械理论及设计 。 - - 5 4-- - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 导向装置1 0 ， 1 7 ．联轴器1 1 ． 转矩传感器l 2 ． 弹性联轴器1 3 ． 万向联轴器 1 4 ． 三挡变速器1 5 ． 辅助驱动马达1 6 减速器1 8 ．传动轴 图 1 工程机械多功能试验台结构图 传动机构将动力传递到车轮 ， 驱动台车行进。 辅助驱 动装置的动力可由上述变量柱塞液压泵提供 ，也可 由横移车上的工作装置液压回路中的电比例变量泵 提供。 辅助驱动装置工作时， 主驱动装置传动轴上的 电磁离合器将车轮和轮边减速 一传动机构与主驱动 装置脱开。台车在马达输 出轴后 ， 通过三挡变速器、 万 向传动轴 、 力矩传感器 、 电磁离合器 、 联轴器 、 伞齿 轮减速器 、伞齿轮传动箱及轮边减速齿轮组成传动 系统 ， 驱动左右两侧的车轮。台车车轮采用 8 个实心 胶轮驱动 ， 每侧的 4个轮子组成两个摆动桥 。 牵引台 车的导向采用原土槽 内侧的导向轨道和台车架下方 的 8个水平导向轮导向，每两个导向轮组成 1 个导 向摆动桥 。 牵引台车亦可作负荷台车用 ， 采用二次调 节系统加载，功率 回收电网。采用负荷加载控制系 统 ， 负荷可分级加载 ， 也可按一定规律变化 ， 最大加 载负荷 1 8 0 k N。 横移车用于安装各种工作装置及其驱动装置 。 横移车横 向宽 2 ． 5 I T I ，能在牵引台车上横向移动 ， 并 能在任意位置固定 ，小车采用 4套由液压缸驱动的 夹钳紧固； 在水平方向和垂直方向设有限位装置 ， 且 能承受水平和垂直方向的最大载荷为 1 8 0 k N；水平 方向设有 4组固定在垂直梁上的导向轮 ，为小车提 供导向和限位 ，并能将工作装置所加的载荷直接传 递到牵引台车的横梁上 。 另外 ， 还能承受工作装置产 生的横向力 6 0 k N 。横移车的移动用电机驱动 ， 功率 为 2 ． 2 k W， 移动速度 0 ． 5 r r d m i n ； 牵引 电机通过一 台 两级摆线针轮减速器 、 链轮链条驱动小车 ， 小车为单 轴双轮驱动。横移车两侧安装可上下移动的多功能 升降板 ， 升降行程为 1 r n ， 最低点和胶轮接地面平齐。 多功能升降板通过梯形滑块安装于垂直布置的矩形 方梁上 ， 并可拆卸 ， 用于安装多种工程机械 例如 铣 刨机 、 压路机 、 推土机和摊铺机熨平板等 的工作装 置， 并提供水平牵引力和垂直载荷及提升力 ， 提升高 度应满足离地间隙的要求。 工程机械多功能试验 台的性能参数为 总质量 约 3 6 t 包括油箱等 ， 不包括工作装置质量 ； 最大牵 引力 1 8 0 k N 附着系数取 0 ． 7 ； 行走速度 08 k m ／ h ， 保证牵引 加载 时 ， 尤其是加载时的低速稳定性； 牵 引加载台车系统功率 1 3 2 k w；工作装置系统功率 1 1 0 k W； 液压泵 、 马达的连续工作压力 2 5 MP a ， 系统 安全压力 4 0 MP a ； 离地间隙 0 ． 2 5 m。 2 试验台液压驱动系统分析 工程机械多功能试验台液压系统包括牵引 加 载 液压驱动系统 、 工作装置液压驱动系统和辅助液 压驱动系统 。 2 ． 1 牵引 加载 液压驱动系统 牵引 3 n 载 液压驱动系统是台车的牵引驱动装 置 ， 又可作为加载装置。系统原理如图 2所示。 牵引 加载 液压驱动系统分主驱动系统和辅助 驱动系统。主驱动系统 由直流电机 1 3 2 k w 驱动的 恒压变量泵 即一次元件 、 变量马达 即二次元件 、 蓄能器组 、 液压阀以及管路等组成 ， 用来驱动台车行 走。当台车作负荷车用时 ， 可以进行加载 。 主驱动系统采用二次调节方案 ， 其基本原理是 利用恒压变量泵控制辅以蓄能器组 ， 形成恒压网路同 。 一 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 ． 直流电机控制器2 ． 直流电机3 ． 一次元件4 ． 溢流阀5 ． 蓄能器6 ． 蓄能器安全阀组7 ． 单向截流截止阀8 ． 蓄能器9 二位 三通阀 1 0 ． 单向调速阀 1 1 ． 二位二通阀l 2 ．压力传感器1 3 ． 流量传感器1 4 ． 二位三通阀 1 5 ． 二次元件1 6 ． 二次元件控制器 1 7 ． 三位四通阀1 8 ．辅助驱动装置1 9 ． 冷却器2 0 ． 高压球阀2 1 ． 蓄能器2 2 ． 溢流阀2 3 ． 单向阀2 4 ． 精过滤器2 5 ． 电机2 6 ． 补油泵2 7 ． 温度传感器 图2 牵引 加载 液压驱动系统工作原理图 恒压网路与二次元件组成二次调节恒压 回路 ，在 回 路的高压端和低压端装有蓄能器组， 以保持恒压。 系 统采用 了两个并联的二位三通阀进行流量调节， 能 提供 3 个挡位的流量。二次元件通过二次元件控制 器进行转速控制。该系统用齿轮泵对恒压变量泵供 油， 同时对回路低压端补油 。当台车作负荷台车时， 二次元件作液压泵用， 功率回收电网。系统通过二次 元件控制器进行恒速和加载控制阿 。 台车上还设有由两台变量柱塞马达组成的辅助 驱动装置 ，辅助驱动装置的动力可由上述恒压变量 泵 即一次元件 提供 ， 也可 由工作装置液压驱动回 路中的电比例变量泵提供。 辅助驱动装置工作时， 二 次元件输 出轴上的电磁离合器将机械传动机构与二 次元件脱开 ，辅助驱动装置通过两台齿轮减速器减 速后 ，通过台车的轮边减速 一传动机构将动力传递 到车轮 ， 驱动台车行进同 。 恒压变量泵 十二次元件是本试验装置 中的核心 关键环节 ， 也是本设备研制 中的难点。 其 中四象限工 作的二次元件在本设备 中将把功能发挥到极致 。这 在国内外 同类器件的使用上都是新 的突破。本设备 在这方面进行的试验将为国内在同类器件的应用积 累有益的经验。 一 5 6一 系统散热采用油箱 风冷散热器散热形式 ， 交 流电机驱动齿轮泵使油箱 中的油液通过风冷散热器 进行循环 ， 电机驱动风扇对散热器进行冷却。电机 液压泵 风冷散热器选用德国贺德克公司生产的散 热组合件 ， 组合件上还设有过滤器， 在冷却的同时可 对油箱中的油液进行清洁， 并带有堵塞发讯器。 液压 回路中设有油温传感器， 可对油温进行动态监测， 并 控制冷却组件的启停。 牵引 加载 液压驱动系统连续工作压力 2 0 MP a ， 油液温度 7 0℃； 二次元件 、 一次元件 和直流 电机功能均可逆 ， 既可用于驱动 ， 亦可用于加载 ； 整 个系统采用闭式回路 ， 效率优于开式回路 ， 功率回收 装置使系统节能环保即 。 2 ． 2 工作装置液压驱动系统 工作装置液压驱动系统为驱动各种工程机械工 作装置的液压油源， 并可作辅助驱动马达的动力源， 原理如图 3 所示 。 该 系统 由交 流电机驱动双 向电比例变量泵组 成闭式回路， 回路中装有蓄能器组 ， 用于吸收液压 冲击。 压力油源通过两个二位四通阀并联引到横移 小车前后， 用于驱动各种工作装置。为方便安装， 液 压油输 出 口采用快速接头与工作装置 的液压元器 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 ． 交流电机2 ． 双向电控变量泵3 ． 高压滤油器4 ． 高压蓄能器5 ． 蓄能器安全阀组6 ． 压力传感器7 ． 流量传感器8 ． 三 位四通阀9 ． 二位四通阀1 0 ． 低压蓄能器1 1 ． 蓄能器安全阀组l 2 ．滤油器1 3 ． 温度传感器1 4 ． 冷却回路液压泵 图 3 工作装置液压驱动系统工作原理 图 件相 连 。 工作装置液压驱动系统电磁变量泵双向输出 ， 适用于各种要求双向旋转的工作装置 ；采用快速接 头与工作装置的液压元件 、 阀等连接 ， 方便快捷 。工 作装置液压驱动系统的液压泵 、马达的连续工作压 力 2 5 M P a ，系统安全压力 4 0 MP a ，最大流量 2 1 0 L ／ mi n ， 油液温度 7 0 。系统装有吸收液压冲击的 蓄能器， 容量 1 OL 。 2 ． 3 辅助液压系统 辅助液压系统主要用于提升工作装置 、夹紧横 移小车、 驱动 自动找平系统等。 此部分用交流电机驱 动， 可以进行流量调节， 原理如图 4所示。 1 ． 交流电机2 ． 压力传感器3 ． 恒压变量泵4 ． 高压滤油器5 ． 溢流阀6 ． 集流块7 ． 单向节流阀8 ． 三位四通阀9 ． 二位 三通阀 1 O ． 比例减压阀 1 1 ． 三位四通阀 1 2 ． 双向液压锁 1 3 ， 1 4 ． 液压缸 1 5 ． 回油滤油器1 6 ． 温度传感器1 7 ． 冷却回路 液压泵 图4 辅助液压系统工作原理图 下转第 6 7页 一 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 不允许在母材上 随意 引弧 防止母材 因焊 接导致应力集 中， 造成新 的开裂 ， 必要时 ， 应制作 引、 熄弧板来引弧和熄弧。 5 结论 刀盘在岩石掘进机施工中受力非常复杂 ， 经常 出现开裂现象 ， 一般情况下 ， 在掘进机施工一定距 离后都要对其进行裂纹修复。T B 8 8 0 E型岩石掘进 机刀盘于 2 0 0 7年 4月采用 以上修复技术进行 自主 整修后 ，用于南疆吐库二线铁路 中天山隧道施工 ， 目前 已持续开挖 5 k m多。实践证明 ， 刀盘裂纹修复 效果非常好 ， 值得推广 ， 对 同类掘进机刀盘裂纹修 复具有一定的借鉴和参考价值。 参考文献 [ 1 】中国铁道建筑总公司． 隧道掘进机施工技术【 M 】 ． 北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． f 2 1 齐梦学， 李宏亮， 王雁军． 全断面硬岩掘进机全面整修技 术研究与应用l J 1． 建设机械技术与管理， 2 0 0 9 0 9 7 1 0 2． 【 3 ]陈祝年． 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