液压绞车的一种恒张力设计.pdf

2 0 1 3年 1 O月 第 4 1 卷 第 2 0期 机床与液压 MACHI NE T00L HYDRAULI CS 0c t ． 2 01 3 Vo 1 ． 41 No ． 2 0 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 2 0 ． 0 3 6 液压绞车的一种恒张力设计 陈亮 。 余 建勋 中国舰船研究设计 中心 ，湖北武汉 4 3 0 0 6 4 摘要对一种采用比例减压阀和比例溢流阀控制液压马达恒定扭矩的绞车原理进行详细分析。这种方式适用于小功率 的绞车，且系统简单、控制容易，可以和其他液压设备共用液压源，减少系统投资。 关键词 液压绞车 ；张力 控制 中图分类号 T H 1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2 01 1 0 2 A Co n s t an t Te n s i o n De s i g n o f Hy d r a ul i c W i n c h CHE N L i a n g ，Y U J i a n x u n C h i n a S h i p D e v e l o p m e n t a n d D e s i g n C e n t e r ，Wu h a n H u b e i 4 3 0 0 6 4 ，C h i n a Abs t r a c t Th e p r i n c i pl e o f t h e hy d r a u l i c wi n c h c o n t r o l l e d b y h y dr a ul i c mo t o r c o n s t a nt t o r q u e us i ng p r o p o r t i o na l p r e s s u r e r e d uc i ng v Mv e a n d t h e p r o p o r t i o n a l r e l i e f v a l v e wa s a na l y z e d i n d e t a i l ．T hi s a pp r o a c h i s s ui t a b l y a pp l i e d t o s ma l l po we r wi nc h，a n d t h e s y s t e m i s s i mp l e，w h i c h i s e a s i l y c o n t r o l l e d ．T h e h y d r a u l i c s o u r c e c a n b e s h a r e d w i t h o t h e r h y d r a u l i c e q u i p me n t ，a n d t h e s y s t e m i n v e s t me n t i S r e d u c e d． Ke ywor dsHy dr a ul i c wi nc h； Te ns i on c o n t r o l 液压绞车广泛应用于工程机械、船舶运输、海洋 工程等多领域 。随着液压元件性能和控制技术的不断 发展 ，液压绞车的应用范围不 断扩大 ，并采用 了功率 回收、负荷传感、恒张力等多种先进技术 。 恒张力控制要求绞车在运动的负载下 ，在释放、 保持和牵引缆绳状态下保持较恒定 的直线张力 ，张力 大小可在一定范围 内设定与调整 ，采用恒张力控制既 能维持对控制 目标 的恒定约束 ，避免控制 目标失 控 ， 同时可以应对负载突然增大时对控制 目标 的冲击 。 作者对一种采用 比例减压 阀和定量液压马达的恒 张力绞车进行分析 。 1 设计原理 恒定的缆绳 张力 意 味着 马达输 出扭 矩 的相 对恒 定，无论是作为 “ 马达工况 ”牵引缆绳还是做为 “ 泵” 工况释放缆绳 ，对 于定排量 马达 ，扭 矩的恒定 意 味着 马达高压腔 的工作压力 恒定 。该绞车系统采用 比例减压阀1 设定和调整马达供油压力，保持需要的 张力 ，释放压力 由比例溢流阀 3 设 定 。系统原理 如 图 1所示。 2工作过程 该液压绞车采用一个3级行星齿轮箱和与绞车卷 筒相连接 的液压马达 。该齿轮箱装有需要靠液压解 除 制动的弹簧制动器装置 。控制阀块 、相关管路 阀件 以 及电气接线 箱固定在绞车 的结构上 。 安装 在控制 阀块上 的三位 四通 电磁 阀2控制液压 绞车的运行。电磁换向控制阀由机旁控制站上的一个 选 择器开关 放 出／ 断开／ 收 回进行控制 。 比例减 压 阀 三 位 四通 电磁 阀 比例溢 流 阀 单 向顺 序 阀 平衡 阀 溢 流 阀 液 压 马达 顺 序 阀 减 压 阀 梭 阀 图 1 液压系统设计原理图 在正常 回收期 间 ，当将 负 载对 象拉 进 回收 区域 时 ，应用绞车 的 “ 收 回”挡 ，恒 张 力控 制被 置 于一 个较高的设定值。恒张力控制可以调节比例减压阀给 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 2 5 作者简介陈亮 1 9 7 1 一 ，工学硕士，高级工程师，主要从事液压系统的研究和设计。Em a i l m i c k e y c l 1 6 3 ． c o n。 第 2 0期 陈亮 等液压绞车的一种恒张力设计 1 1 1 液压绞车的供油压力 ，通过电磁铁 1 Y A的控制实现。 进行液压绞车 “ 收回” 时需激发电磁阀 2 Y A，来 自 换向阀的液压油经过平衡阀4的旁通单向阀流向液压 马达。从 液压 马达被压 出的油再 次进 入换 向阀。一个 高压溢流阀 5 被连接在两主管路上以保护液压马达。 在正常的 “ 放 出” 操作 过程 中 ，电磁 阀 3 Y A被 激发 ，来 自换向阀的油进入液压马达。从液 压马达被 压出的油再次流人控制阀块，来 自控制阀块油道的控 制油压开启平衡 阀的 出口，从 而保证液压 绞车 的 “ 放 出”运行得 以控制 。 梭阀 9与控制阀块的收 、放油道连接 ，经梭阀流 出的压力油 ，通过减压阀8和顺序阀9释放装在液压 绞车 的制动器 。 液压 系统配有 可变恒 张力／ 输 出控制 器 ，并 由控 制站遥控 ，采用旋转式分压器调节变化的电信号 ，代 表需要设定的张力，并通过遥控通向位于换向阀压力 管路上 的比例减压 阀实现 。这样 ，可将变化的供油压 力范 围调定 为需要 的张力 范围 ，这样就可 以控制液压 绞车的可变张力保证缆绳的松紧度。 当绞车进行 “ 回收”工作时，比例减压 阀控制 液压绞车的缆绳张力。当外部负载增加到相当于最大 设定压力值时 ，液压绞车就需要放出。压力的增加将 关 闭减压 阀并停止油 流入液压 马达 。当压力增加 不大 时，释放用比例溢流阀3将打开，这样液压油就可以 通过换 向阀回到液压 马达 的另一端 ，使液压绞 车将绷 紧的缆绳放出 。当液压绞车的外 部负载降低时 ，释放 用 比例溢流阀则关闭 。同时 ，减压阀接通使压力油进 入液压马达，然后拖曳绞车仍以 “ 收回”状态继续 运行 。 液压绞 车的恒 张力及补偿控制 由恒 张力 电位计决 定，电位计向控制站内的P L C提供一个模拟输入值 ， P L C对该数值进行处理并将一个相应的比例信号发给 张力控制线路板和补偿控制线路板。张力控制线路板 控制比例减压阀的电磁铁1 Y A ，而同时补偿控制线路 板 则控制 比例溢流阀电磁铁 4 Y A 。 。 3总 结 液压绞车的恒张力控制有 两种方 式。一种是采用 溢流 阀或减压 阀控制系统相对恒定的压力 ，而达到控 制液压马达扭矩恒定的目的，这种方式有较大的功率 损失 ，适用于小功率的绞车，优点是系统简单、控制 容易，可以和其他液压设备共用液压源，减少投资。 第二种是采用恒压伺服变量系统来控制定量或变 量液压 马达 ，由于采用 了压力补偿变量泵 ，使系统在 保持和释放阶段时液压泵处于恒压状态 ，保证 了马达 的恒扭矩，这种系统的功率损失小，一般应用于大功 率的液压绞犁 。 本文作者对第一种系统的设计原理进行了详细地 分析，可以作为类似系统的设计参考。 参考文献 【 1 】鄢华林 ， 宋林． 恒张力绞车的应用研究[ J ] ． 液压与气 动， 2 0 1 1 7 8 0 8 2 【 2 】李迪． 卷绕系统中的张力控制研究[ D ] ． 西安 西安科技 大学 ， 2 0 0 7 ． 【 3 】 崔培雪． 典型液压气动回路6 0 0 例[ M ] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． 【 4 】 李壮云． 液压元件与系统[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 011 ． 【 5 】韩桂华． 液压系统设计技巧与禁忌[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． 【 6 】王春行． 液压控制 系统[ M ] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 00 0． 【 7 】李洪人． 液压控制系统 [ M] ． 北京 国防工业 出版社 ， 1 9 9 0． 【 8 】 钟天宇， 刘吴天， 王庆丰． 负载试验用张力绞车电液控制 系统研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 5 4 9 3 9 5 ． r { ‘ H ’ 卜 { ‘ } _ { ’ H 。 } _ { ‘ } _ { ‘ H ‘ } _ { ’ } _ { 。} - { ‘ } _ { ‘ H ’ } _ { ‘} _ { ’ H ’ } _ { ’ H 。} _ { ‘ } _ { ’ H ‘ H ‘H ’ } - { ‘ } _ { ‘ H } _ { H 。 H ‘ } _ { ‘ H ‘ } _ { ’ } _ { ‘ } { ’ } _ { H 。 } _ { ’H 。 } 1 { ‘ H ’ } _ { ‘ H ‘ } _ { ‘ H ’ } 喑 山 一 ～ 丰 超触觉技术系统问世无需碰触或携带任何设备 主 英国 布里斯托尔大学 “ 互动与绘图” B I G 项目 组研究人员开发出一种系统， 能让用户在一个交互界面上体验到多部位 车的触觉感受 多点触觉反馈 ， 而无需碰触或拿着任何设备。这种多点触控表面能让人们在公共场合轻松互动，人们不仅能感 { 觉到显示屏上的内容，而且能在触摸前接收到看不见的信息。 十 士 利用超声辐射力向用户发射触觉感受还是一门新技术。该研究提出了一种超触觉理论， 即一种能在空中产生触觉反馈的士 工系统设计。卡特解释说 ，在空中传播 的超声波会产生不同的压力 ，如果许多超声波同时到达同一位置，就会在该点产生明显 的压力变化。超声转换器阵列能对空中目标施加压力，通过屏幕投射 出触觉感受 ，直接作用于用户手上。一系列超声转换器 发出频率很高的超声波，当所有声波时间在同一位置会合， 就在人体皮肤上造成了 感觉。 { 末 经技术评估证明， 该系统能在各个点产生反馈， 超过人手所能感觉到的感知阈值。显示面必须能透射 4 0 k H z 的 超声波。 末 根据来自 两位用户的研究结果显示， 不同性质的触觉反馈点分辨率很高， 不同小范围的触觉能明显区分开来， 用户经过训练 苹 叶 就能识别出不同性质的触觉。 研究人员还探索了可能让超触觉大展身手的 3个新领域 空中手势指令 、触觉信息层和可视化限制显示器 ，并为每个领 工 _上域编写了应用程序。 王 内 容 来 源 中 国 科 技 网 王 tv． 0Y ’ ．{ q． } 一 { ． } ． } _ { ． } _ { ． } ． } _ { ． } _ { ． } _ { ． } } 一 { ． } { ． } _ { ． } _ { ． } { ． } _ { ． } ． } _ { ． } _ { ．} _ { ． } } } _ { ．} { ． } 1 { ． } _ { ． } { ．} _{ ． } _ { ． } _ { ． } ． } { ． } { ． } _ { ． } _ { ． } _ { ． } } _ 暑 ．} _ { ． } ． } 一 言 ． } ． } _ { ． } _ { ． } 毕