液壓頂升設備也叫液壓絞車(chē),是 用來(lái)提升和下放人員、物料的設備,由機械傳動(dòng)系統、液壓傳動(dòng)系統、電氣控制系統等組成,是 集機、電、液一體化的產(chǎn)品,廣泛應用于礦山開(kāi)采、工程施工、港口作業(yè)、建筑與運輸等行業(yè),型液壓提升機適用于含有甲烷空氣混合物和煤塵等爆炸性氣體場(chǎng)合,如煤礦、氣田等。
在上世紀50年代中期,伴隨著(zhù)軸向柱塞泵和徑向柱塞馬達等新型液壓元件的問(wèn)世,研制出了在船舶和建筑機械上使用的液壓提升機;在上世紀60年代中期,研制出適合煤礦井下使用的液壓提升機,并從小到大,從單繩到多繩,從纏繞式到摩擦式,品種規格比較。英國和日本是 研制液壓提升機較早的,前捷克斯洛伐克、前蘇聯(lián)、波蘭和德國等在該具有的優(yōu)越。我國液壓提升機的研制工作開(kāi)始于1977年,1981年3月研制成功,并在煤礦井下推廣應用。隨后在提高產(chǎn)品性能和穩定性、降低能耗、降低噪聲、控制油液泄漏和工作性等方面取得可喜的成績(jì)。液壓提升機的驅動(dòng)方式有低速大扭矩液壓馬達和高速液壓馬達+變速箱二種方案,高速液壓馬達+變速箱的驅動(dòng)方式傳動(dòng),節能效果好,本文就介紹驅動(dòng)方式為液壓高速馬達+變速箱的液壓提升機的工作原理、特點(diǎn)和維修要點(diǎn)。
1液壓提升機的工作原理
液壓頂升裝置液壓提升機由機械、液壓、電氣三部分組成,機械部分主要由減速器、滾筒、構架、鋼絲繩等組成;液壓部分主要由雙向液壓泵、液壓馬達、先導控制手柄、液壓制動(dòng)系統、控制油泵、冷卻器等組成,電氣系統主要速度呈現系統、失速保護系統等組成。
包括電機啟動(dòng)系統、控制電路、(或高度)指示系統等在內的液壓提升機的原理。其中主電機驅動(dòng)閉式高壓泵,該泵是 雙向液壓變量柱塞泵(主泵),和液壓馬達組成液壓閉式回路。液壓馬達驅動(dòng)行星減速器,經(jīng)減速后帶動(dòng)滾筒旋轉,從而把纏繞在滾筒上的鋼絲繩收縮或放松,帶動(dòng)提升箱實(shí)現上升和下降。
先導控制手柄其實(shí)就是 一對手動(dòng)比例減壓閥,其壓力源來(lái)自控制泵,手柄的位置決定哪個(gè)減壓閥輸出壓力并固定在某個(gè)壓力值上,一方面通過(guò)作用在主泵的伺服閥的二端推動(dòng)伺服閥芯到某一位置,伺服閥的輸出壓力油通過(guò)伺服液壓缸推動(dòng)主泵的斜盤(pán)到某個(gè)位置,決定哪個(gè)油口輸出高壓和輸出流量的大小,也決定了液壓馬達的轉向和轉速;另一方面先導控制手柄的輸出壓力油經(jīng)過(guò)梭閥的選擇后作用到液壓馬達的伺服缸上,使液壓馬達的斜盤(pán)確定在某一位置,液壓馬達排量有一對應值,決定了液壓馬達的轉速。簡(jiǎn)而言之,先導控制手柄正向扳到不同角度,就可使主泵輸出正向不同的流量,使提升機不同的提升速度;當手柄扳到較大位置時(shí),提升速度較大;先導控制手柄反向扳到不同角度,就可使主泵輸出反向不同的流量,使提升機不同的下降速度;當手柄扳到較大位置時(shí),下降速度較大;當先導控制手柄扳到中間位置時(shí),提升機停車(chē)。當先導控制手柄的輸出壓力為0.6~1.8MPa時(shí),釋放液壓制動(dòng)器;當先導控制手柄的輸出壓力為0.6~1.8MPa時(shí),閉式高壓泵的排量從0到較大;當先導控制手柄的輸出壓力為1.8~2.8MPa時(shí),液壓馬達排量從較大減到較小。由此來(lái)實(shí)現液壓提升機的輕載高速,重載低速。
在閉式高壓泵中,補油泵用于補充系統換熱放油和泄漏,同時(shí)給泵里的伺服閥和伺服液壓缸提供壓力油,其壓力是 由旁邊的溢流閥調定。多功能閥集成了溢流閥、壓差溢流閥、單向閥、截止閥等四個(gè)閥的功能。其中,溢流閥用于調節閉式高壓泵出口的較高壓力,壓差溢流閥用于負載突變在壓差高出約0.5MPa時(shí)打開(kāi)溢流,達到液壓泵的自我保護和節能;截止閥用于泵在出現異常時(shí)打開(kāi)連通A,B油口。
液壓提升在閉式液壓馬達中,熱油閥用于從低壓側放走適量的熱油經(jīng)冷卻后回油箱,以防止系統油溫過(guò)高;溢流閥用于調節低壓側的換油壓力,測速傳感器用于測量液壓馬達輸出軸的轉速,并傳輸到電氣系統,以防止失速。
液壓制動(dòng)器一般采用盤(pán)型閘制動(dòng),在液壓提升機啟動(dòng)時(shí),控制泵的輸出壓力油打開(kāi)制動(dòng)器,提升機開(kāi)始工作,工作制動(dòng)時(shí),液壓制動(dòng)器就會(huì )提供制動(dòng)力;在事故狀態(tài)下,制動(dòng)系統自動(dòng)工作進(jìn)行緊急制動(dòng)停車(chē)。液壓提升機的電氣系統保護功能齊備,具有過(guò)載、過(guò)卷、過(guò)速、減速點(diǎn)未減速、閘瓦磨損、高壓油過(guò)壓、補油欠壓、油溫過(guò)高、油位過(guò)低、短路、斷路、零位等故障警報功能。具有提升(或高度)呈現、速度呈現等功能。
2液壓提升機的特點(diǎn)
液壓提升機具有以下特點(diǎn):
(1)液壓無(wú)級調速性能穩定,液壓泵和液壓馬達均可調速,調速范圍大,低速運轉性能平穩;
(2)采用液壓傳動(dòng)系統和液壓控制系統,電氣控制回路相對簡(jiǎn)單,很容易實(shí)現;
(3)采用了液壓閉式系統,在下放工況下,系統處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),使重力勢能轉換為電能入網(wǎng),同時(shí)還減少了液壓系統的發(fā)熱,節能;
(4)可實(shí)現輕載高速和重載低速運行工況,充分發(fā)揮設備能力;
(5)液壓系統回路簡(jiǎn)單,元器件少,結構緊湊,維修方便;
(6)采用標準的液壓元件,性能穩定,易采購,綜合運行成本低;
(7)只用一個(gè)先導控制手柄控制液壓提升機的提升(或下降)速度、換向和制動(dòng),操作簡(jiǎn)單;
(8)液壓制動(dòng)器制動(dòng)性能良好,性高;
(9)液壓提升機配有鋼絲繩的過(guò)卷和過(guò)放保護、超速保護、過(guò)載保護、剎車(chē)磨損保護和補油欠壓保護等保護裝置,保護功能;
根據目前同步液壓頂升工程設備的發(fā)展狀況來(lái)看,目前的設備都采用的是 液壓驅動(dòng)技術(shù)。與傳統的具有成熟技術(shù)的電力驅動(dòng)相比,液壓驅動(dòng)具有調速范圍大,較大的功率質(zhì)量比,抗過(guò)載,等諸多優(yōu)點(diǎn);同時(shí)采用液壓作為動(dòng)力源的工程設備,其動(dòng)力來(lái)源具有多種形式,如發(fā)動(dòng)機,電機,以及其他形式的動(dòng)力來(lái)源。作為在戶(hù)外工作的工程設備,采用液壓驅動(dòng)具有的機動(dòng)性能。液壓頂升裝置對于少部分采用氣壓驅動(dòng)技術(shù)的工程設備,如氣錘等破拆機械,只是 采用了壓縮空氣作為傳動(dòng)介質(zhì)來(lái)驅動(dòng)設備進(jìn)行工作,而壓縮空氣主要特點(diǎn)是 質(zhì)量輕,來(lái)源廣泛,可壓縮性強,粘度系數低對溫度變化不明顯,同時(shí)對環(huán)境。采用壓縮氣體進(jìn)行驅動(dòng)的設備主要特點(diǎn)是 系統響應,反應靈敏,操控。但是 ,由于空氣的可壓縮性,負載對系統的傳動(dòng)性能影響較大,其控制精度無(wú)法;同時(shí)氣壓傳動(dòng)的系統工作壓力一般小于1MPa,因此,采用氣壓驅動(dòng)技術(shù)的設備在系統驅動(dòng)功率方面也有的限制,基于電力驅動(dòng)、液壓驅動(dòng)以及氣壓驅動(dòng)技術(shù)的適用性,對于戶(hù)外作業(yè)的同步頂升液壓系統使用液壓驅動(dòng)技術(shù)。
現代液壓系統設計方法是 在實(shí)踐基礎上進(jìn)行深入研究逐漸形成規范的設計方法。通過(guò)結合的設計經(jīng)驗與液壓系統的設計流程,一般液壓系統的設計是 在滿(mǎn)足特定的工作性能、性以及穩定性等要求的前提下,所設計的液壓系統要滿(mǎn)足結構簡(jiǎn)單,成本較低,工作,使用和維護方便,人機友好性高,使用壽命長(cháng)以及可擴展等多項條件。然而液壓系統的設計流程并沒(méi)有固定的順序,不同設計步驟之間需要來(lái)回進(jìn)行修改和完善,這樣才能設計出性能完善,狀態(tài)良好的液壓系統。