液压提升系统

液压提升系统（精选十篇）

液压提升系统 篇1

提升绞车是矿井生产、运输的重要设备之一,承担人员输送、煤炭运输的双重任务,对矿井运输至关重要。提升绞车的完好性是保障安全高效生产的先决条件。其完好性、安全性与矿井生产作业人员的生命安全息息相关,同时,也影响到矿上的生产能力。如何保障提升绞车的可靠性、安全性,是矿用提升绞车操作和维护人员的工作重点。

1 矿用绞车液压系统常见故障及解决措施

1.1 异常振动、噪音

振动、噪声会影响工作者的听力、同时给工作者的情绪带来负面影响,存在安全隐患。原因分析:空气混入油路系统、零部件磨损严重,使得间隙偏大、共振、溢流阀不稳定、零部件松动等。应对措施:加强巡检,对松动部位进行紧固;更换磨损严重的部件。

1.2 液压系统泄露

液压系统泄露,可分为内漏、外漏两种[1]。内漏不会造成液压油的流失,但会对控制产生不良影响;外漏使得液压油外泄,对环境、系统压力造成不良影响。原因通常为设备磨损、密封件老化、配合不严密(间隙较大)、零件损坏等。应对策略:采用质量可靠的备件。

1.3 液压系统压力处于一个恒定值(非正常工作压力)

液压系统压力低于正常压力值,调节调压溢流阀,压力无上升趋势,但压力可以调低至零点,此种故障较为普遍。原因分析:压力值不为零,表明油泵能工作,动力源故障、油泵故障可以排除;油液从油泵吸入后,首先流到调压阀,调压阀通常为无级调整液压系统的压力元器件,压力不变,可判定故障在调压阀、溢流阀上。首先,拆检溢流阀,对其清洗,检查阀芯是否堵塞。如故障未排除,需要对调压阀进行检查,压下调压阀弹簧,观测压力表变化情况,若压力上升,可通过对电业调压装置的电流进行调整;若压力不升高,对喷嘴进行磨平处理,即可消除故障。

1.4 液压系统压力偏低

当液压系统启动后,液压系统的工作压力接近于零,此时应当首先检查电机转向是否正确。倘若反转,可通过倒相序,使得电机改变转向;倘若转向正确,则应拆检调压装置中的溢流阀,查看回油是否正常。有回油,应当疏通溢流阀,清理堵塞部位,检查阀芯;无回油,通常情况下是叶片泵出现故障。处理时,可通过电机的正反转,重复几次,如果效果不明显,则需要对叶片泵进行拆检、清洗,清除转子叶片槽内的毛刺,同时需注意叶片的安装方向。

1.5 液压系统压力出现爬行现象

如果液压系统出现爬行状况,便会引起执行器预定值的改变[2],影响输出程序的执行。若系统无闭环控制系统,危害较大。

1.6 高温

液压系统中,油液温度过高,使得油液氧化,产生有损液压系统的废物,润滑性能减弱,对液压元件产生腐蚀,加快磨损速度;而且油温过高会加速密封垫的老化,增加泄露几率。原因:超负荷工作、超功率运行、油液加注过多、油液混入空气或水分、液压油不达标、环境温度过高。应对措施:加注符合标准的液压油,加注过程保证缓慢注入,避免空气混入,不得混入水分。

1.7 液压冲击、卡紧

液压系统中的油液流动方向改变或停止运动时产生压力峰值,引起液压冲击,冲击造成系统波动、产生噪声、元器件老化等。液压卡紧会导致零部件的磨损加速,影响零部件的正常使用寿命。究其原因:油液中有杂质,杂质伴随油液进入配合间隙,致使卡紧,阀芯变形。应对措施,保护油液不受污染,其次,对变质油液进行彻底更换。

1.8 空穴、气蚀现象

油液在流动中,液体流速改变,使得压力下降,出现气泡现象,称之为空穴;空穴、气蚀使得液压系统工作性能下降、容积效率下降、零部件使用寿命下降、压力下降、引发噪声、振动、温度上升等。应对措施:液体流动通道要畅通无阻,减少或减缓流道弯道。

2 故障诊断

2.1 熟悉液压系统的工作原理、内部结构

熟知液压系统的原理。对液压系统的传动结构熟悉,了解各元器件的功能、结构特点等。首先,辨别故障发生点,然后根据故障特点分析。逐步深入,先从动力端、执行元件入手,然后再排查管路、控制元器件。系统自身是否适合现有工况、是否存在设计缺陷等。

2.2 善于观察、勤于思考

保持清醒头脑,冷静思考。仔细观察,从动力端开始查找故障发生点,然后按照检修程序进行拆检维修。不得随意拆卸,避免返工,耽误工时。从两端检查,最后查找中间。询问操作者设备发生故障的征兆、现象[3];仔细观察,查找故障发生部位、查看泄漏情况,对问题做初步判断;聆听液压系统异常声响、进一步确定故障部位,推断故障原因;手摸故障发生部位的温度、振动等;对设备进行试操作,以判定故障原因,找到解决办法。

2.3 保持冷静、逐段排查

调整心态,依据故障特征进行逐段排查,由简到难、由外及内、从执行元件到控制元件、从两端向中间。

3 加强日常维护

做好日常点巡检工作,对连接件螺栓、柱销等要留意观察,有松动、遗失应及时恢复;观察油位、测量油温、查看油质,确保液压油符合要求;检查制动系统的灵敏度、检查闸瓦是否正常等;检查传动系统、电气系统;检查钢丝绳完好度;做好设备的保洁工作。

4 结语

矿用提升绞车发生故障与日常维护保养工作关系密切。操作者要做好绞车的保养维护工作,及时排除隐患。检修者要及时消除故障,避免故障扩大化[4]。做好对液压油的过滤工作,减少油液的杂质,提高液压油的有效利用率。努力减少绞车故障率、降低检修费用,为安全高效生产做贡献。

参考文献

[1]黄安连,黄明国,龚东海.矿用提升绞车使用及故障分析与维修[J].高端装备制造,2013(09):141.

[2]王春现,徐步震.工程机械设备液压系统过热故障分析及排除[J].科协论坛,2011(08):49-50.

[3]康思珍.液压系统常见故障原因分析及处理[J].能源技术与管理,2009(03):95-96.

[4]贾明泉,赵继运,邓世建.防爆液压提升绞车状态监测系统研究与设计[J].矿山机械,2007(9):92-94.

[5]邱铁.煤矿提升绞车液压系统的故障判断方法探析[J].科技创新与应用,2011(21):70-70.

[6]马秀红.矿用提升绞车液压系统故障分析和判断[J].机械管理开发,2006(4):41-42.

液压提升系统 篇2

学院：机电工程学院

班级：

姓名：

学号：

液压动力滑台液压传动系统设计

一、设计要求

1.要求的工作循环：快进接近工件、工进加工、快退返回、原位停止。

2.给定的设计参数：快进、快退速度v1＝0.1m/s；工进速度v2＝0.1×10-3m/s；静摩擦力Fs＝1960N；动摩擦力Fd＝980N；启动和制动惯性负载Fi＝500N；工作负载Fe＝32000N；启动、制动时间t＝0.2s；快进行程L1＝100mm；工进行程：L2＝50mm。

二、工况分析

1．由给定的设计参数，计算各工况负载见表1，其中，取液压缸机械效率ηcm＝0.9。

表1液压缸负载的计算

工

况

计算公式

液压缸负载F/N

液压缸驱动力F0/N

启

动

加

速

快

进

工

进

反向启动

加

速

快

退

F＝Fs

F＝Fd＋Fi

F＝Fd

F＝Fe＋Fd

F＝Fs

F＝Fd＋Fi

F＝Fd

1960

1480

980

32000

1960

1480

980

2178

1645

1089

35556

2178

1645

1089

2．计算快进、工进时间和快退时间。

快进

t1＝L1/v1＝100×10-3/0.1＝1s

工进

t2＝L2/v2＝50×10-3/(0.1×10-3)

＝500s

快退

t3＝(L1＋L2)/v1＝(100＋50)×10-3/0.1＝1.5s

3．根据以上数据绘制液压缸F-t与v-t图，如图1所示。

图1

F-t与v-t图

三、确定液压缸参数

1．初选液压缸工作压力。由工况分析可知，工进阶段的负载最大，所以液压缸的工作压力按此负载计算。查找资料[1]表7-2，选p1=4MPa。为防止工进时突然发生前冲现象，液压缸回油箱应有背压，查找资料[1]表7-3，选背压p2=0.8MPa。为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸。液压缸快进和快退时油管中压力损失设为Δp=0.5MPa。

2．计算液压缸尺寸。

则液压缸缸筒直径

查找[2]表42.4-2，取标准直径

D=110mm

因为A1=A2，所以

则液压缸有效面积为

3．液压缸工况计算。液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率的计算结果见表2。绘制液压缸工况图，如图2所示。

表2

各工况下的主要参数值

工况

液压缸推力F0/N

回油腔压力p2/MPa

进油腔压力p1/MPa

输入流量q/L·s-1

输入功率P/kW

计算公式

快快进

启动

2178

——

0.88

——

——

p1＝

q＝Av1

P＝p1q

加速

1645

1.27

0.77

——

——

恒速

1089

1.16

0.66

0.5

0.33

工进

35556

0.8

4.12

9.5×10－4

3.9×10－3

p1＝

q＝A1v2

P＝p1q的快退

起动

2178

——

0.88

——

——

p1＝

q＝A2v1

P＝p1q

加速

1645

0.5

1.43

——

——

恒速

1089

0.5

1.30

0.45

0.59

图2

液压缸工况图

四、拟定液压系统图

1.调速方式。该液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止负载突变，在回油路上加背压阀。

2．液压泵的选择。从液压缸工况图可以看出工作循环主要由快进、快退行程低压大流量和工进行程的高压小流量两个阶段组成，qmax/qmin=0.5/(9.5×10-4)=526.3；其相应的时间之比(t1+t3)/t2=(1+1.5)/500=0.005。因此在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者系统较简单，经济性好，且无溢流损失，系统效率高，温升较小，故选择限压式变量泵。

3．速度换接方式。采用二位二通电磁换向阀，控制由快进转为工进。与行程阀相比，管路较简单，行程大小容易调整。当滑台由工进转为快退时，回路流量较大，为保证换向平稳，可采用电液换向阀。

4.快速回路与工进转快退控制方式的选择。为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路，换向阀选用三位五通阀。

5.综上所述，拟定液压系统图，如图3所示。

图3

液压系统图

1-限压式变量叶片泵；2-三位五通电液换向阀；3-二位二通电磁阀；4-调速阀；5、7、10-单向阀；6-压力继电器；8-液控顺序阀；9-背压阀；11-溢流阀；12-过滤器

其中，部分元件的作用如下：

压力继电器6：便于系统自动发出快速退回信号。

单向阀7：将工进时的进油路、回油路隔断，防止其相互接通，无法建立压力；

液控顺序阀8：防止滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接，阻止液压油在快进阶段返回油箱；

单向阀10：防止机床停止工作时系统中的液压油流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平稳性；

液压系统工作原理：三位五通电液换向阀处于左位，二位二通电磁阀处于右位时，液压缸实现快进；当二位二通电磁阀处于左位时，油液从调速阀4通过，液压缸实现工进；到达终点时，三位五通电液换向阀处于右位，二位二通电磁阀处于右位，液压缸快退。三位五通电液换向阀处于中位时，液压缸停止运动。

五、选择液压元、辅件

1．选择液压泵

由表2可知，工进阶段液压缸压力最大，取进油路总压力损失为0.8MPa，则液压泵最高工作压力

故泵的额定压力

由表2可知，工进时所需流量最小，为9.5×10－4L/s，则变量泵的最小流量为

快进时所需流量最大，为0.5L/s，则变量泵的最大流量为

根据以上计算，查资料[2]表42.3-68，选用YBX-25型限压式变量叶片泵，该泵技术规格如下：

表3

液压泵参数

型号

排量调节范围

mL/r

额定压力

MPa

压力调节范围MPa

额定转速

r/min

YBX-25

0～25

6.3

2.0～6.3

600～1500

2．选择电动机

由表2可知，最大功率出现在快退工况。快退时，取进油路压力损失为0.4MPa,则

取泵的最大流量为q＝35L/min＝5.8×10－4m3/s，查找资料[2]表42.3-68取泵的总效率ηP＝0.72，则

根据以上计算结果，查找资料[3]表16-2，选用与上述功率和液压泵转速相适应的Y90L－4三相异步电动机，额定功率为1.5kW，满载转速为1400r/min。

3．选择其他元、辅件

根据系统的工作压力以及通过阀的实际流量，查找液压技术手册[2]和[4]，选择其他液压元件和辅件，其型号和参数见下表：

表4

其他元、辅件的选择

序号

元件名称

通过阀的最大流量

规格

额定流量

额定压力

MPa

型号

三位五通电液换向阀

6.3

35D-100B

二位二通电磁阀

610

6.3

22D-100BH

调速阀

<1

6.3

Q-6B

单向阀

6.3

I-100B

压力继电器

——

——

0.6~6.3

DP-63B

单向阀

6.3

I-63B

液控顺序阀

<1

6.3

XY-25B

背压阀

<1

6.3

B-10B

单向阀

6.3

I-63B

溢流阀

YF3-E10B

过滤器

6.3

XU-100×100

4．选择油管

管道尺寸根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定。液压缸的进出油管按输入、排出的最大流量计算。快进时流量最大，其实际流量为泵的最大供应量的两倍，达到66L/min，则进出油管可选用内径为15mm，外径为18mm的无缝钢管。

5．确定油箱容量

按经验公式计算油箱容量

V＝(5~7)qp＝6×1500r/min×25mL/r＝225L

参考资料

[1]官忠范主编.液压传动系统.北京:机械工业出版社，2004

[2]中国机械工程协会主编.中国机械设计大典.南昌:江西科学技术出版社，2002

[3]程志红，唐大方编著.机械设计课程上机与设计.南京:东南大学出版社，2006

液压提升系统 篇3

关键词：提升绞车液压系统故障判断方法

0 引言

在矿用提升绞车的液压系统使用过程中，如何准确、及时地判断故障发生的位置和分析故障产生的原因，直接关系到设备的完好和生产任务的完成。因此，作为一个工程技术人员，对液压系统故障分析和判断是必须掌握的技能之一。为了尽快地找到故障原因，采用相应有效的手段，顺利地排除故障，就必须掌握诊断故障的基本判断方法。

1 绞车液压系统常见的故障

1.1 泄漏 相对于其他类型故障，液压系统泄漏现象比较直观，可以通过外观检查看到，泄漏的产生不仅造成油液损失、环境污染，严重时可以引起设备磨损。产生泄漏的主要原因：密封件破损和老化，油液加注过多导致液面过高，油液温度过高，元件损坏，配合间隙过大等。

1.2 液压卡紧 液压系统中产生液压卡紧，将加剧机件的磨损，并降低元件的使用寿命，在液压系统使用中，产生卡紧现象主要原因是油液中有杂质，当杂质进入配合间隙，导致卡紧现象发生，另外阀芯在高压下发生变形也是产生卡紧现象的原因。因此，做好油液的日常管理和防护是避免液压卡紧现象发生的首要措施。

1.3 液压冲击 在液压系统中，液体流动方向的迅速改变或停止运动，在系统中形成一个很大的压力峰值，这种现象叫做液压冲击。液压冲击不仅影响系统的稳定性和可靠性，还会产生噪声和振动，使液压系统产生温度升高，紧固件的松动，甚至破坏管路，液压元件老化等。

1.4 执行器爬行 液压系统中出现爬行现象，改变了执行器的预定期望值，直接影响运动动作输出，如果没有闭环控制系统，危害极大。造成执行器爬行的主要原因是空气进入液压系统中导致油液刚度降低、液压元件磨损，间隙增大，配合工作面各处摩擦阻力不均等。

1.5 空穴与气蚀 在流动的液体中，因流速变化引起压降而产生气泡的现象叫空穴。空穴与气蚀的出现会使液压系统工作性能恶化，容积效率降低，损坏机件，降低液压元件的寿命，引起液压冲击、振动和噪声等。油液噪声升高、压力降低，通道狭窄或急剧拐弯都造成空穴与气蚀的产生。

1.6 液压系统振动和噪声 振动和噪声直接危机到人的情绪、健康和工作环境，容易使人产生疲倦，造成安全事故。产生振动和噪声的主要原因有空气的侵入、零件的磨损造成间隙过大，泵的工作频率与系统的固有频率一致而产生共振，溢流阀不稳定，换向阀调整不当，零件松动等。

1.7 温度升高 温度升高将油液迅速氧化，并释放出难溶的酸、树脂及污泥等，加速零件磨损和腐蚀；同时油液因过热而变得迟缓，并增加泄露的机会。造成系统过热的主要原因有：工作时负荷过大，超过额定功率；容器内油面过高，油液被搅动引起过热；液压油进入空气和水分时，由于压力的变化引起温度升高；油液质量不符合标准；环境温度较高也是引起液压系统温度升高的一个原因。一般而言，油液的工作温度不宜超过50℃。

2 绞车液压系统故障的判断

2.1 熟悉液压系统的原理和结构及其内在联系 在进行液压系统的故障分析之前，必须弄清楚整个液压系统的传动原理，各个元件结构特点，然后根据故障现象进行判断，逐步深入，确定区域或部位，避免行动的盲目性。另外，系统本身设计的是否合理，系统是否采用了现代设计方法进行设计，如采用完善设计、可靠性设计、冗余技术、容错技术、系统模型是否收敛等，是系统可以正常工作的先决条件。如果不熟悉液压系统的基本结构和设计原理，就难以判断故障可能发生的部位，更谈不上排除故障了。因此，一个合格的工程技术人员，对液压系统原理、每一元件的基本结构和功能应当是应知尽知的。

2.2 应掌握的基本故障判断方法 故障的现象各种各样，产生的原因是多方面的，在具体实际检修过程中，要充分利用眼、耳、手等器官，并根据工作实践经验具体地判断出故障的部位，然后按着检修程序进行修理。在判断时先要搞清楚故障的基本现象或特征，再根据液压系统的构造和原理，深入仔细地思考和具体分析有可能产生故障的部位，以及有可能产生故障的原因，然后遵循“从简到繁、由表及里、由易到难”的原则，按系统分段进行检查诊断。檢查时可采用先查两头，后检中间，逐步逼进的方法，最后做出正确的诊断。

具体的判断方法可以概括为：①问：任何故障在发生前总有预兆，发生时也有现象表露。所以，首先要到现场询问操作者，了解设备出现故障前后的工作状态、参数记录及异常现象，产生故障的部位和故障现象，故障的症状以及故障是突然发生的，还是逐步出现的；同时还要了解过去发生的类似现象的处理情况。通过仔细询问，可以充分了解故障发生的来龙去脉，在未搞清楚之前，切不可盲目拆卸。②看：在问的基础上要了解情况，对液压系统的工作情况进行仔细地查看，观察故障现象，查找故障部位，查看泄漏情况，全面掌握液压系统的外在现象，为故障的分析判断提供正确、直接依据。③听：凭听觉器官来判断液压系统的异常声响，并确定产生异常声响的部位，再根据思考和分析，推断出引起故障的原因和具体部位。④摸：用手触摸有元件的表面，直接感受到元件的温度、振动及磨损等情况。⑤试：通过一些有效的试验来进一步证实初步的判断是否正确。比如，通过维修人员亲自操纵设备，试验故障产生的部位，体会故障的症状或更换某一个元件利用排除法来试验故障部位等。

2.3 保持冷静、善于思考、逐一排除 当设备发生故障时切不可慌乱，在没有找到故障的原因之前，不应盲目地将设备进行乱拆、乱卸，应当保持冷静，慎重的进行思考、分析故障的现象，并按合理的程序查找产生故障的原因，否则不仅浪费人力、物力和时间，而且还会增加故障的复杂性，对于以往经常出现的故障现象，可以进行经验判断。有些故障并不复杂，不要把简单的问题复杂化，否则越修越复杂，有时引起故障的原因是多方面的。当初步判定故障产生的范围或者已经确定故障产生于某一系统，而尚未找到其根本原因时，可以采取隔离检查的方法即把受到怀疑的部分与其他部分隔离起来，然后逐一进行检查。

3 结束语

液压提升系统 篇4

一、绞车液压系统的常见故障

1. 泄漏。

相对于其他故障类型, 液压系统泄漏现象比较直观, 可以通过外观检查看到。泄漏的发生不仅会造成油液损失、环境污染, 严重时还可能引起设备磨损。发生泄漏的主要原因是密封件破损和老化, 油液加注过多导致液面过高, 油液温度过高, 元件损坏, 配合间隙过大等。

2. 液压卡紧。

液压系统中产生液压卡紧, 将加剧机件的磨损, 降低元件的使用寿命。在液压系统使用中, 产生卡紧现象的主要原因是油液中有杂质。当杂质进入配合间隙, 就会发生卡紧现象。另外, 阀芯在高压下发生变形也是产生卡紧的原因。因此, 做好油液的日常管理和防护是避免液压卡紧现象发生的首要措施。

3. 液压冲击。

在液压系统中, 液体流动方向的迅速改变或停止运动, 在系统中会形成一个很大的压力峰值, 这种现象叫做液压冲击。液压冲击不仅影响系统的稳定性和可靠性, 还会产生噪声和振动, 使液压系统温度升高, 紧固件松动, 甚至会造成管路破坏, 液压元件老化等。

4. 执行器爬行。

液压系统中出现爬行现象, 改变了执行器的预定期望值, 直接影响运动动作输出。如果没有闭环控制系统, 危害极大。造成执行器爬行的主要原因是空气进入液压系统中导致油液刚度降低、液压元件磨损、间隙增大、配合工作面各处摩擦阻力不均等。

5. 空穴与气蚀。

在流动的液体中, 因流速变化引起压降而产生气泡的现象叫空穴。油液噪声升高、压力降低, 通道狭窄或急剧拐弯都等会造成空穴与气蚀的产生。空穴与气蚀的出现会使液压系统工作性能恶化, 容积效率降低, 损坏机件, 降低液压元件的寿命, 引起液压冲击、振动和噪声等。

6. 液压系统振动和噪声。

振动和噪声直接影响人的情绪和身体健康, 容易使人疲倦, 造成安全事故。产生振动和噪声的主要原因有空气的侵入、零件的磨损造成间隙过大, 泵的工作频率与系统的固有频率一致而产生共振, 溢流阀不稳定, 换向阀调整不当, 零件松动等。

二、绞车液压系统故障的判断

1. 熟悉液压系统的原理和结构及其内在联系。

在进行液压系统的故障分析之前, 必须弄清楚整个液压系统的传动原理及各个元件的结构特点, 然后根据故障现象进行判断, 逐步深入, 确定区域或部位, 避免行动的盲目性。另外, 系统本身的设计是否合理, 系统是否采用了现代设计方法进行设计, 如采用完善设计、可靠性设计、冗余技术、容错技术、系统模型是否收敛等, 是系统可以正常工作的先决条件。如果不熟悉液压系统的基本结构和设计原理, 就难以判断故障可能发生的部位, 更谈不上排除故障了。因此, 一个合格的工程技术人员, 对液压系统原理、每一个元件的基本结构和功能应当是应知尽知的。

2. 掌握基本故障判断方法。故障的现象各种各样, 产生的原因

是多方面的, 在具体检修过程中, 要充分利用眼、耳、手等器官, 并根据工作实践经验具体地判断出故障的部位, 然后按着检修程序进行修理。判断时要先搞清楚故障的基本现象或特征, 再根据液压系统的构造和原理, 深入仔细地思考和具体分析有可能产生故障的部位, 以及有可能产生故障的原因, 然后遵循“从简到繁、由表及里、由易到难”的原则, 按系统分段进行检查诊断。检查时可采用先查两头, 后检中间, 逐步逼近的方法, 最后作出正确的诊断。具体的判断方法可以概括为以下几点。

(1) 问。任何故障在发生前总有预兆, 发生时也有现象表露。所以, 首先要到现场询问操作者, 了解设备出现故障前后的工作状态、参数记录及异常现象, 产生故障的部位和故障现象, 故障的症状以及故障是突然发生的还是逐步出现的。同时, 还要了解过去发生的类似现象的处理情况。通过仔细询问, 可以充分了解故障发生的来龙去脉, 在未搞清楚之前, 切不可盲目拆卸。

(2) 看。在问的基础上要了解情况, 对液压系统的工作情况仔细查看, 观察故障现象, 查找故障部位, 查看泄漏情况, 全面掌握液压系统的外在现象, 为故障的分析判断提供正确、直接的依据。

(3) 听。凭听觉器官来判断液压系统的异常声响, 并确定产生异常声响的部位, 再根据思考和分析, 推断引起故障的原因和具体部位。

(4) 摸。用手触摸有元件的表面, 直接感受到元件的温度、振动及磨损等情况。

(5) 试。通过一些有效的试验来进一步证实初步的判断是否正确。比如, 通过维修人员亲自操纵设备, 试验故障产生的部位, 体会故障的症状或更换某一个元件利用排除法来试验故障部位等。

3. 保持冷静, 善于思考, 逐一排除。

当设备发生故障时切不可慌乱, 在没有找到故障的原因之前, 不应盲目乱卸设备, 应当保持冷静, 思考、分析故障现状, 并按合理程序查找产生故障的原因, 否则不仅浪费人力、物力和时间, 而且还会增加故障的复杂性。对于以往经常出现的故障, 可以根据经验判断。有些故障并不复杂, 不要把简单问题复杂化, 否则越修越复杂, 有时引起故障的原因是多方面的。当初步判定故障产生的范围或者已经确定故障产生于某一系统, 而尚未找到其根本原因时, 可以采取隔离检查的方法, 即把受怀疑的部分与其他部分隔离起来, 然后逐一进行检查。

液压提升系统 篇5

关键词：液压提升器;故障;排除

中图分类号：S219.07                      文献标识码：  A                       DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.24.0051

1 轻负荷或空负荷时能提升，而当机械重负荷时不能提升或提升缓慢

可能是机油温度过高或机油粘度过高。应参照使用说明书，不同的季节添加不同的机油。也有可能是油泵各处过度磨损，间隙过大，漏油严重，或吸油管路中进入空气，应及时检修。要求在不使用油泵时，将动力输出手柄扳开，切断动力，以避免油泵不必要的磨损。检查各处油管、按头处是否有渗漏现象，如密封圈老化、损坏、螺母松动等，应及时更换排除。机油过少、过脏，吸油滤清器堵塞，应经常检查油面高度，及时添加，定期更换油液、清洗油箱及滤清器。

2 农具不能下降

下降速度调节阀旋入分配器壳体内（即将回油路关闭），此时，将提升器前面的手轮向逆时针方向逐渐旋出，直到农具得到合适的下降速度;回油阀卡住（即卡在关闭回油阀孔的位置），此时将回油阀从分配器中取出，清洗，直到没有毛刺、光滑为止。研磨完以后清洗干净，装配好。若卡得过紧则更换回油阀。主控制阀卡住（即卡在中立位置或提升位置），此时应将主控制与主控制阀套从分配器中取出，再将主控制阀轻轻地从主控制阀套中取出，一起放到煤油中清洗干净，然后将主控制阀与主控制阀套用研磨膏对严，对严以后再放到煤油中清洗干净，装配好。注意若拆的过程中主控制阀套上的密封圈损坏，则重新更换密封圈;若主控制阀与主控制套卡得过紧，则更换主控制阀与主控制阀套总成。

3 农具不能提升

提升器总成缸盖外的截断阀杆或调节阀杆已旋入提升器壳体内，使进入油缸的油路关闭，此时应将截断阀杆或调节阀杆旋出;连接臂处螺母松动或凸轮上的螺栓松动，首先将提升臂置于最高位置，将力调节推杆调整至使其头部与弹簧杆端部接触，然后调力调节杠杆的R面与主控制阀端面的距离为1.5毫米（此时主控制阀在外端），调整完毕后将螺母锁紧;紧固位调节凸轮的，螺栓过渡松动或螺栓损坏，此时将力、位调节手柄放于垂直位置，使内提升臂与提升器壳体之间约有5毫米的间隙，转动位调节凸轮，使之与位调节杠杆总成的滚子接触，继续转动，直到使主控制阀自外伸位置向里推进5毫米，即中立位置。此时力调节杠杆R处至主控制阀端面的距离为6.5毫米左右。若螺栓损坏，则重新更换螺栓（注意必须更换至少强度为8.8级的螺栓）。

4 农具在提升时或提升到一定位置时有响声发出

农具提升高度过高，使内提升臂顶到提升器壳体上（此时系统的安全阀打开，发出响声）。

将凸轮上的螺栓松开，调整凸轮的位置，使内提升臂离开提升器壳体5毫米;安全阀压力偏低，此时将安全阀总成中的调节螺母旋出几扣，然后将调节螺柱向安全阀体内适当地旋入几扣，再将调节螺母锁紧。

5 冷车时农具提升，而热车时农具不能提升或提升缓慢

主要是由于回油阀与分配器壳体的过渡磨损使配合间隙过大造成当油温过高时出现泄漏。此时应更换回油阀或货栈器壳体。

6 农具提升时上、下跳动

当发动机没有熄火，即齿轮泵工作时，以上各现象较严重时均能出现农具提升时上、下跳动。

7 农具提起后下降

分配器总成里面的前、后堵塞上的密封圈损坏而造成泄漏，此时应更换上面的密封圈;分配器支座及分配器体下面的六角螺塞松动而造成泄漏，此时应上紧六角螺塞（分配器支座上面有2个，分配器底面有1个）;主控制阀与主控制阀套由于磨损使配合间隙过大，造成泄漏（这种情况一般是由于使用年限过长造成的）;安全阀密封不严，首先检查安全阀总成与分配器支座处是否有漏油现象;若有则将安全阀总成与分配器支座拧紧，其次检查安全阀总成中钢球与安全阀体密封处是否有脏物垫住，若有将安全阀体与钢球清洗后再用钢球敲击安全阀体，装配好;下降速度调节阀处密封圈损坏造成成漏油，更换相同规格的密封圈;单向阀处密封不严，卸下单向阀总成，将各零件清洗，然后观察单向阀体及单向阀座锥形处密封带是否有划伤及损坏，若无损坏，则清洗后重新装配，有损坏则更换单向阀体及单向阀座，注意更换单向阀座时若单向阀座上的密封圈损坏，则同时更换上面的密封圈;活塞上的密封圈损坏或油缸与活塞由于使用时间过长造成间隙过大，或油缸及活塞拉伤此时更换活塞上的密封圈;若油缸及活塞拉伤过重则更换油缸及活塞总成。

8 农具不能下地或耕深过浅

此时将手柄搬到下降位置，再将悬挂杆件卸下，将两提升臂压到最低位置，观察提升臂的下浮角，即测量提升器壳体底面与提升臂球形接头中心的垂直距离，当测量距离符合要求时，表明提升器能达到设计要求的下浮位置，这时将悬挂杆件装到农具上，调整上拉杆使之变短，若仍达不到效果，则说明悬挂杆件与农具不配套，需更换厂家提供的悬挂杆件。

液压提升系统 篇6

液压站是矿井提升机的重要组成部分,其安全运行对煤矿生产有着关键性的影响,所以对液压站的精确控制是十分必要的。

在液压站常规控制中,一般采用自整角机控制。这种方法没有形成闭环控制,大多停留在开环控制层面。

针对以上问题,本课题研制开发的专家PID系统自动跟踪液压站油压压力,最终提高了液压站的使用质量、降低了设备的故障率,取得了良好的效果。

1 系统的组成及硬件结构

本系统利用手柄给定油压压力,压力变送器测量压力将数据传送给可编程控制器(PLC),PLC利用专家PID控制器在线实时给出控制信号,控制功率放大板的电压输入,从而实现对液压站压力的精确控制。

液压站控制系统的结构图如图1所示。

图1液压站控制系统结构图(参见右栏)

本系统主要有以下三部分组成:

(1)检测单元。测量装置包括手柄压力给定装置、压力变送装置。将手柄压力给定值、液压站测量压力传输到智能控制系统。

(2)控制单元。西门子S7-300 PLC作为控制系统的核心,将采集到的现场数据,通过内置的专家PID控制算法进行运算,从而给出指令驱动执行机构完成对功率放大板的控制。

3)执行单元。执行机构主要包括功率放大板、比例阀、电磁阀。功率放大板接收智能控制系统给出的指令,对比例阀的开度进行控制,另外智能压力变送器也安装在本部分的油路管道上,实现对压力的测量,从而组成闭环控制系统。

2 系统功能及软件结构设计

2.1 系统功能

本系统通过对手柄压力给定测量、压力反馈测量、液压站的超温、超压、油滤堵塞信号的采集,并且控制输出功率放大板信号、比例阀、电磁阀,从而形成闭环的专家PID控制系统。

2.2 控制算法的设计

本系统采用专家PID控制算法。

2.2.1 专家PID控制算法设计

采用专家PID和常规PID控制相结合的方式,在常规PID控制的基础上,依据被控对象的特性和控制效果,利用工程经验在线调整PID参数,从而实现对常规PID控制的优化,具有良好的控制效果。专家PID控制系统结构见图2所示。

产生式规则具有结构简单、易于修改、便于PLC实现等特点,因此本系统选用产生式规则建立专家知识库,以en=SPn-PVn记作当前采样时刻偏差值;Δen=en-en-1为当前时刻采样偏差变化;umax为控制器输出的最大值;emin为最小允许偏差;emax为最大允许偏差。

根据上述分析,建立专家PID知识库,这样一来,液压站控制模型找到唯一可行的控制规律进行控制。控制规则分析如下表:emin<│en│0

系统依据以上控制规律,根据现场实际情况,油压给定测量时间为50ms,PLC对压力测量的采样间隔时间为50ms,系统根据专家PID修正控制参数[1,2]。系统控制原理图见图3。

2.2.2 专家PID算法的实现

液压站专家PID控制算法基于S7-300 PLC PID控制器设计,采用功能模块FB41,建立数据块DB41和数据存储区数据块DB5。则根据S7-300 PLC内部PID的参数约定,DB5.DBD600存储当前进程变量PVn,DB5.DBD496存储设定值SPn,DB5.DB516存储PID输出Mn,DB5.DBD504存储比例系数Kp,DB5.DBD508存储采样时间Ts,DB5.DBD512存储积分时间TI,DB5.DBD516存储微分时间TD,DB5DBD520存储上一次采样的积分项MX,DB5.DBD524存储上一次进程变量PVn-1。

系统每50ms并将应油压设定值赋值给DB5.DBD496(SPn),每50ms将压力测量当前值赋值给DB5.DBD600(PVn)。DB5.DBD604存储当前时刻偏差en,DB5.DBD608存储上一时刻偏差en-1,DB5.DBD612存储偏差变化Δe,DB5.DBD616存储en*Δe,DB5.DBD620存储最大则允许偏差emax,DB5.DBD624存储最小允许偏差emax,则en=SPnPVn,en-1=SPn-PVn-1,Δe=en-en-1=DB5.DBD604-DB5.DBD608。

这样针对en,Δe在PLC中利用S7-300 PLC中的比较指令,调用依据专家知识库设定的子程序,实现在线PID参数的整定[3]。

4 结束语

本系统将专家控制与PLC相结合,利用PLC实现了专家PID控制,完成对液压控制系统压力的精确控制。本文设计的液压控制系统在多家煤矿提升机得到了实际应用,实践证明本系统运行可靠,提高了矿井提升机的安全系数,具有显著的现实意义。

参考文献

[1]郭金良,尹东华,吕跃华.全自动预加水控制系统的研制[J].砖瓦,2012(8):16-18.

[2]王淑云,闫少雄.基于专家PID的西门子PLC控制器设计[D].西安:西安工业大学2008.

液压提升系统 篇7

关键词：制动系统,敞闸,压力,分析

钱家营矿副井罐/锤提升机是德国生产的四绳落地式摩擦提升机, 其由一台1150k W直流电机拖动, 其用于抱闸的盘闸制动器, 靠油压松闸, 弹簧抱闸。该液压制动系统具有不可控制动 (即二级制动) 和SIEMAG公司专利的可控安全制动功能。该套液压制动系统设计严密, 技术先进, 是技术人员研究和工作的重点。本文结合液压站原理, 重点对2012年发生的敞闸压力不足故障进行分析总结, 与技术人员共同对液压站原理进一步分析和掌握, 以便今后更好地判断、处理和解决液压故障。

1 故障经过

2012年底, 大罐运行至井口位置正常抱闸停车, 下井工作人员乘罐, 信号发出, 司机敞闸, 液压站掉电。故障显示为蓄能器26蓄能超时。通过观察发现敞闸压力只有118bar, 达不到正常的敞闸压力140bar, 液压站自动报警, 安全回路掉电。切换备用液压系统后大罐正常运行。

2 液压原理介绍

液压系统图如图1所示, 下面对该液压系统工作原理分五部分进行简解。

2.1 几个重要阀作用

39:运行系统建立作用阀。作用是运行条件满足后, 其带电导通, 为制动建立系统油路。在安全制动、二级制动时, 其断电与其它阀组配合, 为各个制动油路保持封闭, 避免压力不可控损失。43.1、43.2:工作制动系统压力调节阀。当系统正常时, 司机通过操作闸手把来调节线圈电流, 从而控制系统压力大小。两个43阀串联能够保障其中一个43阀因故不能工作时, 另一个也能保证工作制动。另外, 43阀还用于维持安全制动时8bar的系统残压。57:安全制动转换阀。安全制动时, 控制系统和47蓄能器的油液通断。59:安全制动溢流调节梭动阀。安全制动时, 其由实际速度控制使减速度保持≥1.5m/s2。53:二级制动转换阀。二级制动时, 断电导通系统与24蓄能器的油液。54、56:二级制动压力调节阀。二级制动时, 通过预设值控制系统压力, 进而控制减速度≥1.5m/s2。

2.2 油路工作原理

2.2.1 正常工作油路

正常提升时, 司机启动液压站。高压油通过过滤器6→转换手柄46→蓄能器26。蓄能器26达到设定压力后, 39带电, 油液通过39→43.1→43.2回油箱。司机敞开闸手把, 两个43阀线圈带电溢流, 高压油到达闸盘, 提供敞闸压力。司机拉回闸手把时, 两个43阀线圈电流减小, 闸盘油液通过43阀回到油箱, 施加全制动力抱闸。

2.2.2 安全制动油路

安全 ( 可控) 制动时, 主油泵停止运转。39阀断电, 57阀带电, 59阀带电, 蓄能器26油液与系统相连。这时, 系统通过速度反馈调节59阀动作, 维持1.5m/s2的恒定减速度, 直到速度小于0.5m/s, 43阀断电, 全制动力施闸。

2.2.3 二级制动油路

二级制动时, 主油泵停止运转, 39阀断电, 53阀断电, 57阀断电, 蓄能器24补充系统压力, 通过54、56调节系统压力, 使制动油压保持在29bar, 闸皮紧贴闸盘, 提升机迅速减速。速度减至零时, 63带电导通全泄压, 全制动力抱闸。

3 分析事故原因

因为故障现象是蓄能器26蓄能超时, 判断油泵未建立系统油压。排除油泵故障后, 判断为43阀故障, 导致油液从43阀流回油箱。更换新阀和相应电气控件后, 均无作用, 排除了43阀故障。考虑蓄能器26的问题, 判断是否是连接阀组截门泄露、26气囊漏。经过更换, 均排除。通过原理图分析, 更换了39阀、59阀, 均排除。至此, 全部油路阀组问题均已排除, 通过压力检测, 判断故障点在46阀到59阀之间的油路, 而该段油路没有阀组, 而且油路是SIEMAG公司加工的集成块内部, 进而怀疑内部管路泄露。经过与SIEMAG公司沟通, 通过图纸分析, 判断为该段油路加工偏差, 与其它油路相距太近, 造成高压疲劳, 与附近的回油管路泄露相通, 进而在给26蓄能器充压过程中损失流量, 无法建立工作压力。

4 处理方法

经研究, 使用截止阀封堵46阀到59阀油路, 外引一条Φ10管路恢复油路系统, 通过试验, 系统恢复正常。

结语

以上是对SIEMAG公司液压制动系统故障现象为例, 分析介绍了液压原理和故障原因, 为以后类似故障处理提供参考依据。

参考文献

液压提升系统 篇8

关键词：提升设备,同步控制系统,超高层建筑,施工,应用

1 概述

广州市某超高层建筑工程,是一个集建筑、结构、数学等多学科于一体的杰作。整个建筑物主要由钢管混凝土立柱、钢环撑、斜支撑、混凝土核芯筒及刚性楼面系统组成,结构平面主要以“椭圆”形状为特点,而整个建筑物构件均以“倾斜”的方式进行布置。此设计理念在产生一种特殊的视觉建筑效果的同时,给建筑物结构的建造也带来了许多前所未有的施工技术难点和挑战。

在该工程的施工上,投入的提升设备为8台400kN穿心式液压千斤顶,共分为4组,每组2台,布置在格构柱内侧4个正边处(避开该标高格构结构和实腹结构的连接部位,以便于连接节点的施工)。液压油缸行程280mm。每组千斤顶配1台泵源提供动力,每台千斤顶配有4根15.24高强度低松弛钢绞线,左旋和右旋钢绞线各2根,另外每台千斤顶还配置安全锚1副,一旦千斤顶有故障,即可自动锁定钢绞线,确保系统安全。

在该工程的施工过程中,应用了液压提升设备及计算机同步控制系统,该系统由液压同步提升设备(主要由提升油缸、液压泵站组成)和计算机实时网络控制系统(包括电气系统)两部分组成。

2 液压提升设备

2.1 提升油缸

采用400kN级穿心式液压千斤顶,模型如图1所示。

2.2 液压泵站

液压系统(液压泵站)是提升设备的动力驱动部分,其性能和可靠性对提升系统的性能影响极大。根据该工程特点,采用表1所列的液压系统。该同步提升系统的原理可见图2,在液压泵站的布置方面,共布置4台液压泵站,每个吊点布置1台,采用间歇式的作业方式,提升速度达10m/h。

3 计算机实时网络控制系统

在计算机控制系统中液压系统的工作状态和吊点数据通过电气系统反馈给计算机系统,经计算机系统分析运算后将指令发送给电气系统,电气系统将接收到的指令放大后再传递给液压系统,液压系统接收到指令后按规定的程序和要求进行提升作业。该同步提升系统的控制功能主要由以下几部分组成:千斤顶集群动作控制(顺序控制)、吊点高差控制(偏差控制)、提升力均衡控制(偏差控制)、操作台控制以及安全控制等。计算机子系统原理可见图3。

3.1 千斤顶集群作业的动作控制

控制4个吊点8个液压千斤顶同步动作以保证提升荷载在其中平衡转换。主要包括的内容有:上下锚具的紧与松、油缸的伸与缩和各部动作的持续时间长短。因此在整个过程中传感器将不断检测锚具的状态和油缸的位置,采集到相应的信号后将其输入计算机,经过计算机的分析研究再发出控制信号。控制开关锚具和油缸的电磁阀,实现集群控制。所以,这是一个位置反馈的闭环控制子系统。

3.2 吊点提升力的均衡控制

提升过程中各吊点的提升力保持均衡是保证提升稳定性、可靠性的必要保证。所以传感器在这个过程中不间断工作、检测各个提升器的荷载以便收集其信号,将之输入计算机经计算分析之后再发出控制信号,调整各个吊点的动力荷载比,故这是一个压力反馈的控制子系统。

3.3 桅杆在提升过程中的垂直度控制

在提升工作开始前应先在钢结构桅杆中设置垂直度传感器并将其标定,工作过程中传感器将实时工作信号输送给计算机系统,由其加以分析计算再输出控制信号,调节各提升点的提升速度,来保持桅杆的垂直度。

计算机实时控制系统能够进行多目标控制,并进行加权处理。在桅杆提升过程中是以提升力均衡控制为主进行的,因为钢结构桅杆的垂直度有导轮导轨系统作为基本保证。这样做不仅让提升顺利进行,而且对导轮导轨系统的受力也是有好处的。

3.4 操作台控制

操作台控制的主要工作包括9个方面:系统的启动、停止、异常时的紧急停车;系统操作方式切换;系统工作时各类状态、参数、数据等实时信息监视;吊点偏差超限时报警,并决定采取停升、微调等措施;控制策略转换或修正;系统设定值和控制参数修正;各类图表打印;自动存储各类重要数据;历史数据查阅、分析等。

实时监控的画面包括:控制系统和执行系统状态图、吊点高度直方图、系统控制量直方图、偏关与控制量对比直方图、吊点平面布置图及偏差指示、偏差一时间曲线图、PID响应曲线图、总体载荷分布图、整体平衡度分析图、各吊点数据表、系统工作数据表等。

4 安全控制措施

4.1 防止误操作措施

为防止手动误操作,该工程电气系统设置了各种安全闭锁。系统启动、停止、操作方式转换等均不采用监控微机的键盘和鼠标,防止误触键、碰撞等,均选用在主控台的硬旋钮进行。软件具有各种检验算法,防止操作者修改系统参数时误操作。

4.2 断点保护措施

系统控制逻辑中设置了各种互锁算法,确保无论在什么情况下以任何一种方式中断系统都不会导致系统紊乱。

系统的断点保护功能确保了系统不会因停电或其它硬件故障引起的中断而丢失数据。等待恢复供电或者维修更换好硬件后系统自动恢复断点现场,并能自动检测系统状态,决定从断点处恢复运行,还是从行程第一步重新运行。

4.3 系统可靠性与辅助检测手段

该系统在工作过程中会对重要数据自动作在线镜像备份,数据损坏时自动提示,便于操作者及时发现问题,并恢复正确数据。

同时采用抗干扰性能好的可编程控制器(PLC);信号线采取屏蔽措施;采取电源抗干扰措施;采取软件抗干扰措施防止来至外界的物理层面上干扰。

系统的连接严格按有关规范进行,并采用各种接插件,做到一有问题,马上可以进行维修更换,简捷可靠。在实际提升时采用与计算机控制系统完全独立的辅助检测手段,防止传感器和控制系统的意外故障确保万无一失。

5 结语

提升设备及计算机同步控制系统属于现代化新技术,在实际运用过程中我们对其加以深入了解,对各部位各程序的工作原理掌握清晰。也让我们深知若想让这套系统发挥最大作用不仅要有基本的硬件设备,而且要有一套专门的软件支持,更重要的是操作人员要有相应的素质。经过不断的探索与实践,在该工程的实际应用中,我们取得了比较理想的控制效果。相信在超高层建筑工程的施工控制中,提升设备及计算机同步控制系统将会得到越来越多的应用,同时随着操作人员素质的不断提高将会取得更好的应用效果。

参考文献

液压提升系统 篇9

确认外部无故障后, 可通过变换分配器手柄位置, 观察产生的不同现象, 进行分析、判断, 分段检查, 找出故障部位进行排除。

(1) 把分配器手柄放在“提升”位置后, 手柄立即“咔”的一声跳回中立位置, 农具不能提升;如果强制手柄停留在“提升”位置, 分配器处会发出尖锐的“嘎嘎”响声, 而发动机运转声音变得很沉闷, 负荷显著增加, 而且通往油缸下腔的油管发生抖动。这些现象都表明, 液压油泵和分配器工作是正常的, 故障原因常是通往油缸的油路被堵塞。

产生油路堵塞的具体根源可能是定位阀在关闭位置卡死, 或定位长箍与定位阀无间隙, 或缓冲阀被脏物堵死等。

(2) 把分配器手柄放在“提升”位置后, 农具不能提升, 手柄也不跳回原位, 发动机也没什么负荷变化。这说明液压系统内部有泄漏之处, 使油不能形成压力。故障可能发生在油泵, 或分配器, 也可能发生在油缸, 应进一步检查。

先按下油缸上的定位阀, 堵死“压降”的回油路。再把分配器手柄放在“压降”位置, 用手固定, 这时会出现以下2种情况。

(1) 分配器处发出尖锐的“嘎嘎”响声 (安全阀门开启了) , 发动机声音沉重, 负荷明显增加。这表明油泵、分配器工作正常, 故障发生在油缸。

(2) 分配器处没有声响, 发动机的负荷没有变化。这表明故障发生在分配器或液压油泵, 应先检查分配器, 而后检查油泵。

分配器的故障常常是回油阀卡滞。先用小锤轻轻敲击回油阀盖, 若还无效, 可打开回油阀盖, 取出阀体及导向套清洗。如回油阀工作正常, 则应检查油泵。

液压提升系统 篇10

关键词：工况分析；主要参数；结构特点

中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0178-03

1ZDY3200S全液压钻机的主要参数

根据市场调研，用户需求 ZDY3200S全液压钻机的主要技术参数为：

①回转参数。转速范围：50～175 r/ min； 扭矩范围：2300～850 N·m；主轴内径：75 mm。

②进给参数。给进行程：600 mm；给进力：102 kN；给进速度：0～0.22 m/s； 起拔力：70 kN；起拔速度：0～0.32 m/s。

③使用范围。钻孔深度：350/100 m；终孔直径：150/200 mm；钻杆直径：63.5/73 mm。

2液压系统的工况分析 （负载与运动）

ZDY3200S钻机的液压系统需执行三个功能回转、给进、夹持，三个功能分别由三个执行元件。一个执行元件是液压马达，为钻机提供回转部分的转速和转矩；一个执行元件是液压油缸，为钻机提供给进部分的给进力和起拔钻具的起拔力；另一个执行元件也是液压油缸，是夹持器、卡盘部分，提供夹持钻杆的夹紧力。

①钻机的回转部分。ZDY3200S钻机的回转为一档无级变速50～175 r/min，最大扭矩为3200 N·m。在变量泵—定量马达的回路中液压马达的输出转矩为：

Tm=Vm?驻pm?浊mm=Kml?驻pm=T （1）

式中：Tm为液压马达输出转矩；?浊mm为液压马达机械效率；Vm为液压马达排量；?驻pm为液压马达进、出口压力差；Km1=Vm?浊mm常数（认为?浊mm是常数）。

式（1）为变量泵—定量马达容积调速回路的转矩特性方程。因此在液压马达的输出部分连接了变速箱，回转传动经变速后输出。参考西安ZDY3200S钻机可知，变速箱部分是无级一档变速，齿轮箱部分的传动比初步设计分别为i1=2.535和i2=2.56，所以i=i1×i2=6.489，则取i=6.489。推算油马达输出的转速n和最大的转矩T。

n油马达输出=175×6.489=1 135.57 r/min （2）

T最大=3200÷6.489=493.14 N·m （3）

②钻机的给进部分。液压缸的负载，随着钻头的回转供给相应的给进力102 kN，给进速度为0～0.22 m/s；随着钻孔深度的增加,添加钻杆时快速回升卡盘时，所需的起拔速度0.32 m/s，起拔钻具时提供最大的起拔力70 kN。

③钻机的夹持部分。夹持结构为液压打开，碟弹夹紧。液压打开方式为油缸活塞形式。夹持油缸有一定的结构限制，油压只需打开碟形弹簧即可。

3液压系统主要参数

压力和流量是液压系统最主要的两个参数。根据这两个参数来计算和选择液压元件、辅助件和原动机的规格型号。

3.1初选系系统压力

初选系系统压力选定的是否合理，直接关系到整个系统压力统设计的合理性。在液压系统功率一定的情况下，若系统压力选得过低，则液压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选得较高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相应降低。然而,若系统压力选用过高，由于对制造液压元、辅件的材质、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大或增加液压设备的尺寸、重量和造价，其系统效率和使用寿命也会相应下降，因此也不能一味追求高压。根据经验本钻机的液压系统工作压力选定为21 MPa。

3.2计算液压马达排量和液压缸尺寸

①计算液压马达排量。

（7）

式中：P1为液压缸的工作腔压力；P2为液压缸的回油腔压力；A1为液压缸无杆腔的有效面积，A1=?仔D2/4；A2为液压缸有杆腔的有效面积，A2=?仔（D2-d2）/4；D为液压缸内径；d为活塞杆直径；F0为液压缸的最大工作力；F为液压缸的最大外负载，无杆腔为工作腔时（起拔），F=70 kN，有杆腔为工作腔时（给进），F=102 kN；?浊nm为液压缸的机械效率，一般取（0.9～0.97），选取?浊nm=0.95。

为调节给进及起拔的速度，本钻机的液压系统回路上分别设有减压阀和节流阀。

根据液压回路特点选取背压的经验数据如表1所示。

选取本钻机的液压缸回路的背压为1 MPa。

杆径比（即活塞杆直径与活塞直径的比）d/D。

一般按下述原则选取：

当活塞杆受拉时，一般取d/D=0.3~0.5，当活塞杆受压时，为保证压杆的稳定性，一般取d/D=0.5~0.7。杆径比d/D还常常按液压缸的往返速比 i=v2 / v1（其中v2 、v1分别为液压缸正反行程速度）的要求来选取。其经验数据如表2所示。

由钻机的给进参数可知：

D=81.3 mm，d=44.7 mm。

参考表3、表4液压缸内径和活塞直径系列，选取本钻机的液压缸D/d为：

D=80 mm，d=50 mm （8）

4计算液压马达和液压缸所需流量

液压马达的最大流量为：

qmax=Vm nm max（9）

式中：qmax为液压马达最大流量，单位ml/min；Vm为液压马达排量，单位ml/r；nm max为液压马达最高转速参考工况分析部分，单位r/min。

由式（2）和（5）可得：

qmax=1135.57×163.95=185 767.9 ml/min

液压缸的最大流量为：

qmax=AVmax （10）

式中：A为液压缸的有效面积，A=?仔D2/4（m2）；Vmax为液压缸的最大速度（起拔钻杆时），此时回转器不工作，Vmax=0.32 m/s。

qmax=?仔×0.082/4×0.32=1.608×10-3m3/s

=96509.6 ml/min

在本钻机工作时，液压马达和液压缸是并联连接，而且液压马达和液压缸的流量不是同时达到最大。

在本钻机的液压系统中，由于变量泵产生的流量还将消耗于液压泵、液压马达、液压缸和阀等的内泄上，因而变量泵产生的流量，只有在满足泄漏外尚有多余时，才能使液压马达、液压缸建立起足够的压力、输出转矩和压力。以此来确定液压系统的最小流量qmin。

由于液压缸的最大流量大于液压马达的最大流量，选取液压执行元件的最大流量为96509.6 ml/min。

液压系统的最小流量，根据经验公式可算出：

qmax=96509.6 ml/min×（1+5％）=101335.1 ml/min （11）

5计算出液压马达和液压缸的总功率

液压马达和液压缸在钻机打孔时，给进和回转同时进行。液压系统的功率为：

（12）

式中：P为液压系统压力kgf / cm2；qmin为液压系统的最小流量m3/h。

P总功率=210×101 335.1×1×10-6×60/36.7=34.79 kW。

需要指出的是，式中的P仅是系统的静态压力。系统工作过程中存在过渡过程中的动态压力，其最大值往往比静态压力要大很多。所以选取液压泵的额定压力时应比系统最高压力大25%～60%，使液压泵有一定的压力储备。最高系统的压力储备宜取小值。中、低压系统的压力储备应取大值,本系统压力储备取大值。

6主要液压元件的选择

6.1液压马达

根据式（3）和（5）的计算结果需满足钻机的最大转矩，以液压马达的性能参数转矩、转速、工作压力等为依据进行选择。本钻机选用液压马达的参数为：V=160 ml/r。此马达为斜轴式变量马达。

6.2液压缸

根据式（8）的计算结果，参考液压缸的基本参数（负载、运动方式等）为依据进行选择。本钻机的液压缸选用80/50的车用液压油缸。

6.3液压泵

本钻机采用双泵系统，电动机直接带动主泵，主泵在经过皮带轮带动副泵，为整个系统提供油压。变量油泵和变量马达组合进行无级调速，转速和扭矩可在大范围内调整，提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力。

①确定液压泵的工作压力。

PP=P1+?驻P

式中：P1为执行元件（液压马达）的最大工作压力；?驻P为液压泵出口到执行元件入口之间的压力损失。

?驻P=21+1=22 MPa。

②确定液压泵的流量。本钻机液压系统的执行元件液压马达和液压缸同时动作，但流量不同时达到最大。液压马达随着转矩的增大，工作压差随着增大，流量减小。

为液压系统最大工作压力；qp为液压泵流量；?浊P为液压泵总效率；容积效率与机械效率的乘积取0.86。

PP=220×89×10-3×60/46×0.86=26.69 kW

由转速及功率确定电动机的型号：YBK2-225S-4；电动机功率：37 kW；额定转速：1 480 r/min，验算符合假设电机转速的设定值。

7结论

按照选定型号的液压泵、液压马达、液压缸样本上的技术参数进行验算，能够达到本钻机要求的性能参数，系统温升可以得到控制。

参考文献: