超大型履帶式起重機(jī)雙動(dòng)力液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

超大型履帶式起重機(jī)雙動(dòng)力液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1雙動(dòng)力液壓控制系統(tǒng)大型帶高速臂的安裝功率通常需要數(shù)千馬力。對(duì)于單動(dòng)力系統(tǒng)，需要很大的發(fā)動(dòng)機(jī)和主泵。發(fā)動(dòng)機(jī)和主泵的要求非常高。同時(shí)，成本和采購(gòu)周期延長(zhǎng)。為了確保后續(xù)產(chǎn)品的安全，還有幾個(gè)問(wèn)題。如果采用雙動(dòng)力系統(tǒng),即兩套獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)與泵組共同為執(zhí)行元件提供動(dòng)力輸出,其中兩套動(dòng)力系統(tǒng)可以單獨(dú)進(jìn)行控制,發(fā)動(dòng)機(jī)與主泵可以得到有效匹配,當(dāng)負(fù)載需要較低的功率的時(shí)候,只需要啟動(dòng)單動(dòng)力系統(tǒng)為負(fù)載提供動(dòng)力輸出,當(dāng)負(fù)載需要大功率時(shí),同時(shí)啟動(dòng)雙動(dòng)力系統(tǒng)。不僅可以降低成本,同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能的效果。本文針對(duì)3000噸級(jí)履帶式起重機(jī),提出了兩種雙動(dòng)力液壓控制系統(tǒng):開(kāi)式液壓系統(tǒng)與閉式液壓系統(tǒng),兩種液壓系統(tǒng)分別可以滿(mǎn)足主機(jī)設(shè)計(jì)要求。3000噸級(jí)履帶式起重機(jī)需要設(shè)計(jì)功率達(dá)到1282kW,采用兩個(gè)功率為641kW的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。主要工作機(jī)構(gòu)有起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu),其中起升機(jī)構(gòu)為4個(gè)獨(dú)立的卷?yè)P(yáng)機(jī),變幅機(jī)構(gòu)為4個(gè)獨(dú)立的卷?yè)P(yáng)機(jī),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為4個(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,行走機(jī)構(gòu)為4履帶、每條履帶有3個(gè)行走驅(qū)動(dòng)裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于雙發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出存在一定的差別,液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該具備動(dòng)力均衡的功能,以保證各機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行。要求起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或變幅機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作。根據(jù)液壓件的參數(shù)、使用習(xí)慣以及不同的用戶(hù)要求,設(shè)計(jì)了開(kāi)式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)兩種方案。2啟動(dòng)液壓庫(kù)液壓系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1。2.1起升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(1)同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)泵分別給高壓油路1、2供油。當(dāng)只有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),仍能保證整機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行,此時(shí)各機(jī)構(gòu)的最大速度減半。(2)起升卷筒的8個(gè)馬達(dá)并聯(lián),變幅機(jī)構(gòu)的4個(gè)馬達(dá)并聯(lián),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的4個(gè)馬達(dá)并聯(lián),同側(cè)履帶的6個(gè)馬達(dá)并聯(lián)。(3)主泵1-1,1-4輸出和主泵1-2,1-3輸出分別通過(guò)換向閥2-2、2-3合流,給起升機(jī)構(gòu)供油。(4)主泵1-2,1-3輸出通過(guò)換向閥2-3給起升機(jī)構(gòu)供油,主泵1-1,1-4輸出通過(guò)換向閥2-5給回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)供油。起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作,但起升機(jī)構(gòu)最大速度減半。(5)主泵1-2,1-3輸出通過(guò)換向閥2-6給變幅機(jī)構(gòu)供油,主泵1-1,1-4輸出通過(guò)換向閥2-2給回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)供油。起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),變幅機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作,但起升機(jī)構(gòu)最大速度減半。(6)主泵1-1,1-4輸出通過(guò)換向閥2-1給左行走機(jī)構(gòu)供油,主泵1-2,1-3輸出通過(guò)換向閥2-4給右行走機(jī)構(gòu)供油。左行走機(jī)構(gòu)和右行走機(jī)構(gòu)可獨(dú)立工作。(7)由于起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),變幅或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠同時(shí)動(dòng)作,換向閥2-2和2-3采用的是O型中位,所以為起升馬達(dá)單獨(dú)設(shè)置了補(bǔ)油回路;其他馬達(dá)的補(bǔ)油都是通過(guò)換向閥的Y型中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)。2.2起升機(jī)構(gòu)的可選用主泵組選擇2個(gè)力士樂(lè)A8V0開(kāi)式電比例控制變量雙泵,單個(gè)雙泵排量為2×200ml/r,發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速為2200r/min,則單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵組總輸出理論流量:(1)同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)泵分別給兩個(gè)高壓油路供油。當(dāng)只有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),仍能保證整機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行,此時(shí)各機(jī)構(gòu)的最大速度減半。(2)起升卷筒的8個(gè)馬達(dá)并聯(lián),變幅機(jī)構(gòu)的4個(gè)馬達(dá)并聯(lián),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的4個(gè)馬達(dá)并聯(lián),同側(cè)履帶的6個(gè)馬達(dá)并聯(lián)。(3)主泵1-1,1-3輸出和主泵1-2,1-4輸出分別通過(guò)插裝閥2-3、2-6合流,給起升機(jī)構(gòu)供油。(4)主泵1-1,1-3輸出通過(guò)插裝閥2-3給起升機(jī)構(gòu)供油,主泵1-2,1-4輸出通過(guò)插裝閥2-5給回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)供油。起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作,但起升機(jī)構(gòu)最大速度減半。(5)主泵1-2,1-4輸出通過(guò)換向閥2-6給起升機(jī)構(gòu)供油,主泵1-1,1-3輸出通過(guò)換向閥2-2給變幅機(jī)構(gòu)供油。起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),變幅機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作,但起升機(jī)構(gòu)最大速度減半。(6)主泵1-1,1-3輸出通過(guò)換向閥2-1給左行走機(jī)構(gòu)供油,主泵1-2,1-4輸出通過(guò)換向閥2-4給右行走機(jī)構(gòu)供油。左行走機(jī)構(gòu)和右行走機(jī)構(gòu)可獨(dú)立工作。(7)采用恒壓變量泵為系統(tǒng)的各回路補(bǔ)油。3.2發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)油泵控制主泵組選擇4個(gè)力士樂(lè)A4VG閉式電比例控制變量泵,單個(gè)泵排量為180ml/r,發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速為2200r/min,則單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵組總輸出理論流量:插裝閥的通徑為40,標(biāo)稱(chēng)流量為1100L/min。設(shè)系統(tǒng)泄漏量為泵組最大輸出流量的20%,兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作時(shí),則系統(tǒng)的最大泄漏量為:補(bǔ)油泵選擇力士樂(lè)A10VO變量泵,該系列泵的最大排量為140ml/r,控制方式為恒壓式控制,則補(bǔ)油泵最大輸出流量為:可以滿(mǎn)足系統(tǒng)補(bǔ)油要求。系統(tǒng)的補(bǔ)油壓力A10VO的恒壓工作曲線(xiàn)見(jiàn)圖5,設(shè)定工作壓力為30bar。3.3中央統(tǒng)一部件設(shè)計(jì)(1)閉式液壓系統(tǒng)采用插裝閥實(shí)現(xiàn)泵組到不同機(jī)構(gòu)的切換,最大限度的減少了動(dòng)力元件的數(shù)量,構(gòu)造簡(jiǎn)單,布置方便,成本低。(2)閉式系統(tǒng)的補(bǔ)油泵采用了恒壓變量泵,具有自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)流量需求的效果,消除了補(bǔ)油過(guò)程中的溢流損失,節(jié)能的同時(shí)也減少了系統(tǒng)發(fā)熱。4液壓系統(tǒng)總功率發(fā)動(dòng)機(jī)功率為2×641kW,對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為2200r/min,扭矩:設(shè)液壓系統(tǒng)額定壓力為35MPa,發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩儲(chǔ)備為為1.3,則單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵的總排量為:設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作轉(zhuǎn)速為1600r/min,雙發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的的液壓系統(tǒng)總功率:已知起升機(jī)構(gòu)的額定單繩速度為25.1m/min,起升機(jī)構(gòu)構(gòu)倍率為28,起升速度為;額定起重量為3600t,則起升功率:起升機(jī)構(gòu)功率/液壓系統(tǒng)功率為:液壓系統(tǒng)功率大于起升機(jī)構(gòu)功率,可以滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)動(dòng)力力要求。設(shè)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)帶兩泵,則每個(gè)泵的排量為:故兩種控制系統(tǒng)選件滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。5采用plc程序控制的設(shè)備本文設(shè)計(jì)的兩種雙動(dòng)力液壓控制系統(tǒng),可以有效地應(yīng)應(yīng)用于3000噸級(jí)別履帶起重機(jī)上,由于采用的液壓元件件均為電比例控制,所有通過(guò)PLC程序控制可以達(dá)到高高效節(jié)能的效果。三位六通換向閥均采用組合式插裝閥,插裝閥通徑的為40,標(biāo)稱(chēng)流量為1100L/min。組合式插裝閥原理