液壓頂升設備也叫液壓絞車,是 用來提升和下放人員、物料的設備,由機械傳動系統、液壓傳動系統、電氣控制系統等組成,是 集機、電、液一體化的產品,廣泛應用于礦山開采、工程施工、港口作業、建筑與運輸等行業,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合,如煤礦、氣田等。
在上世紀50年代中期,伴隨著軸向柱塞泵和徑向柱塞馬達等新型液壓元件的問世,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、波蘭和德國等在該具有的優越。我國液壓提升機的研制工作開始于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。液壓提升機的驅動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+變速箱的驅動方式傳動,節能效果好,本文就介紹驅動方式為液壓高速馬達+變速箱的液壓提升機的工作原理、特點和維修要點。
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。液壓馬達驅動行星減速器,經減速后帶動滾筒旋轉,從而把纏繞在滾筒上的鋼絲繩收縮或放松,帶動提升箱實現上升和下降。
先導控制手柄其實就是 一對手動比例減壓閥,其壓力源來自控制泵,手柄的位置決定哪個減壓閥輸出壓力并固定在某個壓力值上,一方面通過作用在主泵的伺服閥的二端推動伺服閥芯到某一位置,伺服閥的輸出壓力油通過伺服液壓缸推動主泵的斜盤到某個位置,決定哪個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過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,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,下降速度較大;當先導控制手柄扳到中間位置時,提升機停車。當先導控制手柄的輸出壓力為0.6~1.8MPa時,釋放液壓制動器;當先導控制手柄的輸出壓力為0.6~1.8MPa時,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,液壓馬達排量從較大減到較小。由此來實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時打開溢流,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打開連通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冷卻后回油箱,以防止系統油溫過高;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。
液壓制動器一般采用盤型閘制動,在液壓提升機啟動時,控制泵的輸出壓力油打開制動器,提升機開始工作,工作制動時,液壓制動器就會提供制動力;在事故狀態下,制動系統自動工作進行緊急制動停車。液壓提升機的電氣系統保護功能齊備,具有過載、過卷、過速、減速點未減速、閘瓦磨損、高壓油過壓、補油欠壓、油溫過高、油位過低、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
液壓提升機具有以下特點:
(1)液壓無級調速性能穩定,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)采用液壓傳動系統和液壓控制系統,電氣控制回路相對簡單,很容易實現;
(3)采用了液壓閉式系統,在下放工況下,系統處于發電制動狀態,使重力勢能轉換為電能入網,同時還減少了液壓系統的發熱,節能;
(4)可實現輕載高速和重載低速運行工況,充分發揮設備能力;
(5)液壓系統回路簡單,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,操作簡單;
(8)液壓制動器制動性能良好,性高;
(9)液壓提升機配有鋼絲繩的過卷和過放保護、超速保護、過載保護、剎車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展狀況來看,目前的設備都采用的是 液壓驅動技術。與傳統的具有成熟技術的電力驅動相比,液壓驅動具有調速范圍大,較大的功率質量比,抗過載,等諸多優點;同時采用液壓作為動力源的工程設備,其動力來源具有多種形式,如發動機,電機,以及其他形式的動力來源。作為在戶外工作的工程設備,采用液壓驅動具有的機動性能。液壓頂升裝置對于少部分采用氣壓驅動技術的工程設備,如氣錘等破拆機械,只是 采用了壓縮空氣作為傳動介質來驅動設備進行工作,而壓縮空氣主要特點是 質量輕,來源廣泛,可壓縮性強,粘度系數低對溫度變化不明顯,同時對環境。采用壓縮氣體進行驅動的設備主要特點是 系統響應,反應靈敏,操控。但是 ,由于空氣的可壓縮性,負載對系統的傳動性能影響較大,其控制精度無法;同時氣壓傳動的系統工作壓力一般小于1MPa,因此,采用氣壓驅動技術的設備在系統驅動功率方面也有的限制,基于電力驅動、液壓驅動以及氣壓驅動技術的適用性,對于戶外作業的同步頂升液壓系統使用液壓驅動技術。
現代液壓系統設計方法是 在實踐基礎上進行深入研究逐漸形成規范的設計方法。通過結合的設計經驗與液壓系統的設計流程,一般液壓系統的設計是 在滿足特定的工作性能、性以及穩定性等要求的前提下,所設計的液壓系統要滿足結構簡單,成本較低,工作,使用和維護方便,人機友好性高,使用壽命長以及可擴展等多項條件。然而液壓系統的設計流程并沒有固定的順序,不同設計步驟之間需要來回進行修改和完善,這樣才能設計出性能完善,狀態良好的液壓系統。