大功率絞車液壓泵站及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大功率絞車液壓泵站及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2013年6月目 錄1 概述2 技術(shù)設(shè)計(jì)3 技術(shù)特性4 工作原理5 結(jié)構(gòu)特征6 使用和操作7 故障分析與排除8 維護(hù)與保養(yǎng)1 概述液壓動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)絞車實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到收放鋼纜進(jìn)行試驗(yàn)的目的。絞車液壓動(dòng)力裝置主要由主泵組、沖洗泵組、閥組、油箱組件、液壓馬達(dá)組等構(gòu)成。2 技術(shù)設(shè)計(jì)2.1 絞車負(fù)載扭矩要求2.1.1 主絞車：2.1.2 副絞車：2.2 絞車轉(zhuǎn)速要求2.2.1 主絞車：鋼纜最高速度為3m/s。鋼纜的卷繞直徑為：0.8m則主絞車卷筒最高轉(zhuǎn)速為：71.7(rpm) 2.2.2 副絞車：鋼纜最高速度為7m/s。鋼纜的卷繞直徑為：1.25m則主絞車卷筒最

2、高轉(zhuǎn)速為：107.0(rpm)2.3 液壓動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1 液壓動(dòng)力裝置構(gòu)成根據(jù)絞車技術(shù)要求，設(shè)計(jì)基于開式回路的液壓傳動(dòng)及控制系統(tǒng)。由于是大功率傳動(dòng)，需充分考慮節(jié)能，調(diào)速方式采用容積調(diào)速與節(jié)流調(diào)速相結(jié)合；并按鋼絲繩收回和放出兩個(gè)階段，泵源壓力進(jìn)行高低壓切換。兩臺(tái)絞車均采用大扭矩馬達(dá)直接帶動(dòng)卷筒的方式。閥組由控制閥組、單向溢流閥組、2個(gè)換向閥組及壓力閥組構(gòu)成?？刂崎y組由3個(gè)電磁換向閥6和溢流閥4（用作安全閥）組成，用于控制2個(gè)液壓馬達(dá)殼體沖洗的選擇及2個(gè)液壓馬達(dá)制動(dòng)器。單向溢流閥組由2個(gè)單向閥10和2個(gè)溢流閥12組成，以防止液壓馬達(dá)的吸空及過載。2個(gè)換向閥組CF1由插裝式電液換向閥11

3、、插裝式液控單向閥9、插裝式比例節(jié)流閥9組成，用于主絞車和副絞車的換向控制及放纜時(shí)的回油節(jié)流控制。油箱組件由油箱、吸油過濾器1、吸油過濾器21、吸油過濾器23、冷卻器5、冷卻器20、空氣濾清器31等組成，用于儲(chǔ)油和冷卻等。液壓馬達(dá)組由2個(gè)液壓馬達(dá)、2個(gè)制動(dòng)器和2個(gè)編碼器等組成，用于驅(qū)動(dòng)卷筒、制動(dòng)及測(cè)速等。2.3.2 液壓馬達(dá)扭矩計(jì)算系統(tǒng)采用定量液壓馬達(dá), CA140排量為8800cm3/r, CA100排量為6200cm3/r,最高允許工作壓力可達(dá)35MPa。取主絞車液壓馬達(dá)工作壓力為31.5MPa，副絞車液壓馬達(dá)工作壓力為16MPa，取馬達(dá)機(jī)械效率為96%, 則額定輸出扭矩為:主絞車:副絞車

4、:2.3.3 主泵、沖洗泵及油箱主泵選用比例變量柱塞泵，最大排量193cm3/r，最高允許工作壓力可達(dá)35MPa。取泵的容積效率為95%，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1490rpm，3個(gè)主泵輸出的最大流量為：31931.490.95=819.6(L/min)( q1, q2 )，因此主泵排量滿足要求。由于主絞車液壓馬達(dá)工作壓力遠(yuǎn)大于副絞車液壓馬達(dá)的工作壓力，而最大流量差別不大，因此電機(jī)功率驗(yàn)算只考慮主絞車最高轉(zhuǎn)速時(shí)的情況。設(shè)定主絞車卷筒最高轉(zhuǎn)速時(shí)3個(gè)主泵輸出相同流量，即為q1的1/3（221.4L/min）。其中一個(gè)主泵串聯(lián)了一個(gè)齒輪泵作為控制泵，其排量為11.3 cm3/r，其工作壓力為10MPa, 取二泵

5、的機(jī)械效率均為95%，則驅(qū)動(dòng)功率:液壓馬達(dá)的沖洗流量需求約為20L/min，選沖洗泵為內(nèi)嚙合齒輪泵，其噪聲較低，排量為16 cm3/r，因其工作壓力很低，功率需求也小，選三相四極異步電機(jī)可滿足要求。這時(shí)輸出流量約為2L/min。2.3.4 液壓控制回路及先導(dǎo)控制閥液壓控制回路包括控制泵源，先導(dǎo)控制閥等元件。先導(dǎo)控制閥均選用液壓控制回路的額定壓力為10MPa，流量為15L/min。液壓控制回路用作制動(dòng)裝置及2個(gè)比例節(jié)流閥的壓力油源，當(dāng)主泵工作壓力較低（小于4MPa）時(shí)，也用它作為控制油源。2.3.5 油液及其冷卻油溫過低時(shí)，先通過啟動(dòng)控制泵對(duì)油液加熱；油溫過高時(shí)，則通過水冷式冷卻器，強(qiáng)化油液散熱

6、，使系統(tǒng)油溫保持在許可范圍（正常溫度3050、最高允許溫度80）內(nèi)工作。油溫由溫度計(jì)指示后，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作控制。3 技術(shù)特性3.1 相關(guān)技術(shù)指標(biāo)3.1.1 絞車使用功能：主副絞車共用一套系統(tǒng)，兩個(gè)絞車不要求同時(shí)工作。3.1.2：測(cè)試參數(shù)：系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)測(cè)量記錄與保存鋼纜的運(yùn)行速度和牽引力功能。3.1.3 鋼纜負(fù)載、收放速度及容繩長(zhǎng)度：主絞車最大牽引力100kN，最大速度3m/s，容繩長(zhǎng)度30m；副絞車最大牽引力20kN,最大速度7m/s，容繩長(zhǎng)度100m。3.2 動(dòng)力3個(gè)主電機(jī)3個(gè)主泵最大排量控制泵排量沖洗泵電機(jī)沖洗泵排量3.3液壓馬達(dá)技術(shù)要求主絞車液壓馬達(dá)排量8800cm3/r，副絞車液壓馬達(dá)排

7、量6280cm3/r，直兩者接驅(qū)動(dòng)卷筒，無級(jí)變速；調(diào)速范圍：主絞車1-71.7rpm，副絞車1-107rpm，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：1.5rpm最大負(fù)載扭矩：主絞車42375Nm，副絞車15360 Nm。3.4 控制要求控制壓力：10MPa?？刂品绞剑弘娍夭倏v裝置。4 工作原理絞車液壓動(dòng)力裝置為絞車提供可無級(jí)變速旋轉(zhuǎn)的能源，并提供絞車輔助動(dòng)作的控制裝置能源。液壓動(dòng)力裝置由液壓主系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)和輔助液壓系統(tǒng)三部分組成，參照液壓系統(tǒng)原理圖。液壓主系統(tǒng)是一開式回路，由3個(gè)力士樂(博世)公司生產(chǎn)的比例變量柱塞泵A11VLO190作為供油能源，以赫格隆(博世)公司CA系列定量液壓馬達(dá)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以2個(gè)插裝

8、式電液換向閥、2個(gè)插裝式比例節(jié)流閥及3個(gè)溢流閥作為控制元件。系統(tǒng)開始工作時(shí)，根據(jù)絞車的轉(zhuǎn)速需求，可啟動(dòng)1個(gè)主泵A，或2個(gè)主泵A、B或A、C，或3個(gè)主泵A、B、C。因主泵A串聯(lián)了控制泵，主泵A是必須要工作的。此時(shí)主泵輸入電信號(hào)為0，排量為最小(等于0)，這樣主泵的負(fù)載較小，電機(jī)起動(dòng)電流也較小。先說明主絞車的動(dòng)作過程，參見液壓系統(tǒng)原理圖。電液換向閥15-3斷電，主系統(tǒng)最高壓力由溢流閥16調(diào)定為31.5Mpa；同時(shí)插裝式電液換向閥11的YA5電磁鐵通電，主泵19輸出的高壓油經(jīng)插裝閥11-2和插裝閥9-1進(jìn)入液壓馬達(dá)7的右腔，液壓馬達(dá)7帶動(dòng)卷筒正轉(zhuǎn)，收回鋼絲繩。液壓馬達(dá)7左腔的液壓油經(jīng)插裝式電液換向閥

9、11-4、插裝式比例節(jié)流閥13和插裝式背壓溢流閥14回油箱。背壓溢流閥14的調(diào)定壓力為0.7Mpa。此時(shí)比例節(jié)流閥13開度最大而不節(jié)流，液壓馬達(dá)7的轉(zhuǎn)速由輸入比例減壓泵的電信號(hào)決定，主系統(tǒng)工作在容積調(diào)速狀態(tài)，傳動(dòng)效率很高。切斷主泵19對(duì)液壓馬達(dá)7的供油；同時(shí)電磁換向閥6斷電而工作在右位，使液壓馬達(dá)7制動(dòng)器腔與油箱接通，制動(dòng)器鎖住液壓馬達(dá)7，使主絞車停轉(zhuǎn)；同時(shí)使輸入比例泵的電信號(hào)較小，泵排量較小，并使電液換向閥15-3通電，主系統(tǒng)壓力由溢流閥17調(diào)定為2Mpa，這樣主泵的負(fù)載較小。使電液換向閥15-3通電，主系統(tǒng)壓力由溢流閥17調(diào)定為2Mpa；同時(shí)插裝式電液換向閥11的YA6電磁鐵通電，主泵19

10、輸出的液壓油經(jīng)插裝式電液換向閥11-1進(jìn)入液壓馬達(dá)7左腔，電磁閥9-2通電，插裝閥9-1開啟，液壓馬達(dá)7右腔的液壓油經(jīng)插裝閥9-1和插裝閥11-3，再經(jīng)插裝式比例節(jié)流閥13和背壓溢流閥14回油箱。液壓馬達(dá)7帶動(dòng)卷筒反轉(zhuǎn)，放出鋼纜。此時(shí)液壓馬達(dá)7的轉(zhuǎn)速由比例節(jié)流閥13的輸入電信號(hào)決定，系統(tǒng)工作在回油節(jié)流調(diào)速狀態(tài)。副絞車的動(dòng)作過程與主絞車的動(dòng)作過程相同，不再另述。控制泵30串聯(lián)在主泵A上，是一個(gè)齒輪泵，其排量為11.3 cm3/r，工作壓力10MPa。泵的進(jìn)出口設(shè)有過濾器23、24，用于過濾雜質(zhì)，確保比例控制回路的清潔度?？刂票脼椴逖b式比例節(jié)流閥13提供壓力油，當(dāng)主回路工作壓力低于4 Mpa時(shí)也為

11、主泵變量機(jī)構(gòu)提供壓力油，此外還為絞車的二個(gè)制動(dòng)器提供壓力油。二個(gè)冷卻器分別用于主回路和控制回路的冷卻。主回路從閥塊CF2排出的油通過冷卻器22回油箱?？刂苹芈窂囊缌鏖y29排出的油及沖洗馬達(dá)殼體后排出的油通過冷卻器5回油箱。當(dāng)油箱溫度超過50時(shí)，應(yīng)開啟電磁水閥加以冷卻。油溫在30左右是較理想的工作溫度。5 結(jié)構(gòu)特征絞車液壓動(dòng)力裝置主要由主泵組、沖洗泵組、閥組、油箱組件、液壓馬達(dá)組等組成。主泵組安裝在底座上，沖洗泵組、閥組（包含5個(gè)閥塊）及二個(gè)冷卻器安裝在油箱蓋板上，液壓馬達(dá)組安裝在絞車上。具體請(qǐng)參閱液壓動(dòng)力裝置總裝圖。6 使用和操作使用前先檢查油箱液面高度，在液位計(jì)中應(yīng)能看到油液面，液面在液位計(jì)

12、的中間部位較好。檢查各管接頭是否已緊固。用點(diǎn)動(dòng)方法檢查主泵和沖洗泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，在電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇側(cè)觀察應(yīng)為順時(shí)針方向，此時(shí)主泵的變量缸應(yīng)在零位，即比例放大器應(yīng)無信號(hào)輸入。開啟主泵A及控制泵，檢查有無異常聲音，觀察壓力表28，看其壓力是否在10Mpa左右。如不是，可調(diào)節(jié)直動(dòng)溢流閥29而達(dá)到。主泵B和主泵C是否開啟可根據(jù)絞車的轉(zhuǎn)速需求而決定。開啟沖洗泵，根據(jù)運(yùn)行主絞車或副絞車確定電磁換向閥6C是否通電，以沖洗主絞車或副絞車液壓馬達(dá)殼體。兩分鐘左右后，可接通控制主絞車或副絞車制動(dòng)器的電磁換向閥6A或6B的電源，松開主絞車或副絞車制動(dòng)器，并控制主泵19和比例節(jié)流閥13的輸入電壓，使液壓馬達(dá)低速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)負(fù)載應(yīng)較小。輕載運(yùn)行10分鐘后可逐步加載。7 故障分析與排除泵工