液压传动技术在起重绞车上的应用
摘要: 针对目前国内市场上常用的电葫芦绞车易产生电火花的缺点, 在一些危险场合及恶劣环境中采用了液压传动的绞车。由于减少了产生电气火花的元件, 采用液压传动的绞车具有很强的安全性、可靠性好, 还具有运转平稳、安装使用方便等特点, 主要用于有沼气、煤尘爆炸危险的煤矿井下, 作为提升和下放人员、煤及运输材料、机械设备之用。
关键词: 液压传动; 起重绞车中图分类号: TH137 文献标识码: B 文章编号: 1001 - 3881 (2009) 6 - 111 - 2
0 前言 目前我国煤矿井下大量使用的JK、JT、JS等型号提升绞车普遍存在着防爆性能低、耗能高、操作复杂、散热困难、调速性能差及附属设备过多等不利因素。作者把液压传动技术应用在起重绞车上, 使其适合于举升要求比较高的场合。液压绞车在重载起重和恶劣环境中使用比电机驱动的绞车有优越性。该液压绞车只有美国的Ingersoll Rand 公司生产,如图1所示。
图1 Ingersoll Rand公司生产的LCH系列液压绞车
1 液压绞车特点及适用范由于传统的电葫芦是以电机为驱动装置, 所以电葫芦对乙炔气、水煤气和氢气以及矿井下面的瓦斯等气体起不到防爆作用, 即使有防爆装置, 当使用电葫芦在吊装作业时, 现场的一些易燃易爆气体也会渗入电葫芦上接触器的防爆接线盒中, 引起强烈的爆炸, 引起重大的事故。
由于电葫芦上述的不足之处, 在其结构的基础上需设计一种新型液压绞车。绞车换向与调速由电气控制改为液压控制, 有级调速改进为无级平滑调速, 它能有效地弥补电葫芦在使用上的缺陷。
该液压绞车由于采用压力油传动, 电控系统简单, 防爆问题易解决, 尤其在煤矿井下等高瓦斯环境, 防爆性能十分可靠, 适合于举升要求比较高的场合。通过一些标准组件和紧凑设计, 调速平稳、操作方便, 使其在工业生产中得到应用。由于有液压过载保护, 液压绞车具有很强的安全性和可靠性。所以,在易燃易爆的恶劣环境中使用比传统电驱绞车更有优越性。
2 液压绞车设计方案液压绞车按传动方式可分为全液压传动和液压-机械传动2种。作者介绍的是液压- 机械传动的液压绞车, 其由液压马达、多片式摩擦制动器、行星齿轮减速器、卷筒和支架等部件组成。液压绞车所带的平衡阀既能防止绞车因工作机构的自重而下落, 又能稳定绞车的提升或下降[ 3 ]。该液压绞车的工作原理是用高速轴向柱塞式液压马达通过行星齿轮减速, 再驱动绞车滚筒。液压绞车的正、反转靠控制方向阀来实现, 绞车转速用改变液压泵输入到液压马达的油量大小来调节, 从而达到举升的目的。
211 液压绞车机械结构液压绞车的机械部分与一般绞车相似, 由多片式摩擦制动器、行星齿轮减速器、卷筒和支架等部件组成等组成。液压绞车是用在移动设备上的, 本着轻便和尺寸小的原则, 初步设计长度尺寸基本上在321～340mm之间。轴向尺寸大约在240mm (图2) 。绞车减速器。设计的减速器为2种减速器串联使用(图2 ) , 一种是圆盘形行星体结构, 其速比为23∶1, 另一种是葫芦体结构, 其速比为3515 ∶1。故其要实现2个目的: 一是实现减速, 使绞车的运行速度有个限制, 并且容易控制; 二是增强对绞车绞盘的驱动扭矩, 使得绞车在实际工作中有足够的扭矩带动绞盘工作。
图2 液压绞车主体结构图
绞盘的设计形式: 绞盘是方形的系<10mm ×30mm起重链条专用形式, 它的节径为791137mm。
由于绝大部分的绞车是垂直使用, 如果改为在近似水平或水平工况下工作时, 有可能产生链环卡死现象,因此在链环上做了防链环卡死的预防设计, 以保证液压绞车在移动设备上的正常使用。
212 液压绞车液压系统液压绞车的液压系统由动力源部分、执行元件、控制元件和辅助元件组成。因为液压绞车用于移动采煤机械上, 是靠移动采煤机械上的液压源作为动力的, 所以关于液压动力源在此不再考虑, 认为采煤机械本身可以提供足够的液压动力源; 采用高速轴向柱塞式液压马达作为执行元件, 其主回路液压系统原理如图3所示。
系统中液压马达的泄漏油要回油箱, 绞车的进油路要进行超压保护, 当压力油输出,供给液压马达, 使液压马达顺时针转动时, 高压油路与压力保护油路相连接, 低压油路与液压马达的泄漏油路相连接;当液压马达带动绞车绞盘逆时针转动时, 控制液压马达的两条液压油路正好交替, 即原来的高压油管变成低压油路完成前述的低压油路的工作, 原来的低压油路变成了高压油路来完成前述的高压油路的工作。
图3 绞车主回路液压原理图
因此, 只考虑液压马达的泄油和背压以及液压马达两个方向的转换时两条油路的转换逻辑关系和1个很重要的逻辑关系———即液压马达的超载保护。这样的设计原则是将逻辑关系加工成一个集成块, 使得泄漏油通过换向阀引入低压腔。当改变进、出口液流方向时, 马达反转, 在此瞬间, 给其一个信号使其换向, 保证泄漏油都能通向低压腔。为了减轻集成块的体积和重量, 所选用的阀的形式为螺纹插装阀。
绞车的制动系统是绞车安全运行的关键系统, 此液压系统采用压力阀控制的液压制动回路。用绞车主泵开关控制制动系统中电磁阀, 只有当绞车主泵电机开关启动时电磁阀才能得电, 开启制动供油回路, 否则制动闸油路通过电磁阀和旁路节流阀回零。但在实施绞车紧急制动电磁阀断电时, 制动闸无法回零, 制动闸不能实现制动, 及制动闸油缸内的高压油将无法及时回油箱, 为避免这种情况发生, 特设置机动换向阀, 由操作司机采取紧急制动。该制动系统具有上提重载和下放重载制动减速度分别调定功能, 既可保证上提重载不松绳, 又可保证下放重载, 满足安全规程对减速度的要求。
3 总结将液压传动技术应用于起重绞车上, 使其具有良好的防爆性能、大力矩、慢速运行稳定、安全可靠等优点, 在有沼气、煤尘爆炸等危险的煤矿井下及其它危险场合上的应用将会越来越广泛。
参考文献【1】起重机设计手册[M ]. 北京: 机械工业出版社,199013.【2】何存兴, 等. 液压元件[M ]. 北京: 机械工业出版社, 198212.【3】杨永腾, 等. 防爆液压绞车在煤矿井下的应用[ J ].矿山机械, 2005 (6) : 50 - 51.【4】李东芳, 等. 绞车操作工[M ]. 北京: 煤炭工业出版社, 2003.
