抓钢机回转机构及回转液压系统改进.pdf

抓钢机回转机构及回转液压系统改进 韩美香， 郭太清， 孙丽雪， 高燕 山西北方机械制造有限责任公 司 摘要 针对 Z G 4 2型抓钢机在回转过程中出现回转减速器与上车装置连接处错位移动的现象， 进行分析研 究， 提出在机械结构方面采用键联接和铰制孔螺栓连接相接合， 以有效提高回转减速器与上车装置连接处承受变 载荷和抗冲击的能力； 回转液压系统采用带防反弹阀的液压回路 ， 从而降低回转时的反弹力 ， 并减少反弹次数， 减 ／ J , N转冲击力。通过这两方面的改进 ， 极大地增加了回转减速器与上车装置连接处的紧密性， 降低了回转机构回 转时的冲击力， 减小了冲击频率， 增强了抓钢机回转机构与上车装置连接处的可靠性 ， 保障了整机的工作性能。 关键词 回转减速器； 键 ； 铰制孔螺栓； 防反弹阀 Z G 4 2型抓钢机是我公司针对钢厂搬运废料所 需而设计开发的新产品 ，在循环作业 的工况下 ， 要 求抓钢机的上车装置能够实现任意回转角度的转 动， 且回转运动频率非常高。抓钢机回转机构及回 转液压系统 的性能直接影响整机 的工作性能。 Z G 4 2型抓钢机 回转减速器与上车装置 的原连 接结构如 图 1 所示 。由图 1 可知 ， 回转减速器与上 车装置 的连接是 由法兰止 口定位 ，通过 圆周 2 4根 连接螺栓紧固 ， 回转减速器依靠接触面间的摩擦力 带动上车装置一起转动。 6 1 ． 马达2 ． 回转减速器3 ． 小齿轮4 ． 连接螺栓5 ． 土车 装置6 ． 回转支承 在 Z G 4 2型抓 钢机研制初期 的试 车中发现 ， 由 于 Z G 4 2型抓钢机的工作臂长 ， 整机质量大 ， 所 以在 上 车装 置回转启 动 、 刹车或换 向过程 中 ， 回转机构 受到的惯性力和冲击载荷均较大。在反复试验上车 装置的回转 、 制动和换向动作后 ， 发现在上车装置 回转启动和制动过程 中， 回转减速器与上车装置的 连接处随启动 、 制动而产生错位 ， 如图 2所示 。错位 后 ， 2 4根连接螺栓的紧固功能变成拨动功能 ，且 由 于螺栓与回转减速器上的安装过孑 L 为间隙配合 ， 就 形成了部分螺栓首先带动上车装置转动 ， 驱动力集 中在部分螺栓上。在上车装置反复 回转启动、 制动 面 图 1 原回转减速器与上车装置的连接结构 图 2 螺栓与回转减速器安装过孔的连接示意图 作者简介 韩美香 1 9 6 1 一 ， 女， 山西太原人， 高级工程师， 学士， 研究方向 工程机械液压系统设计。 一 6 7一 ● 2 3 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的过程中，最先受力的螺栓很容易被分批剪切断， 从而导致抓钢机不能工作。 针对上述 问题 ， 进行仔 细研 究分析 ， 从 回转机 构和回转液压系统两方面进行改进设计 。 1 机械方面的改进 1 制作两个键块 ， 如图 3所示。在 回转减速 器法兰盘边缘螺孔槽处对称切出两个键槽 ， 将键块 插入法兰盘的键槽 ， 将键块的另一端与上车装 置焊 接 ， 以起到键联接的拨动作用， 如图 4 所示。 图 3 键块 1 ． 键块2 ． 上车装置3 ． 回转减速器4 ． 铰制孔螺栓 图4 键块安装图 2 将连接螺栓全部改为铰制孔螺栓 ， 安装过 孔改为配套的铰制孔 ， 以精确地 固定 被连接件的相 互位置， 既使螺栓起到了紧固的作用， 又保证了所 有螺栓同时受力。 采用以上方法后， 增强了回转减速器与上车装 置连接处 的紧密性 ， 使 回转机构更具有整体性。 2 回转液压系统改进 原回转液压系统如图5 所示， 回路中包括有缓 一 6 8 1 ． 制动器2 ． 液压 马达3 ． 缓冲阀4 ． 补油阀5 ． 梭 阀 6 ． 主控制阀 图5 原回转液压系统 冲阀、 补油阀和制动器等。当原回转液压系统 中的 主控制阀位于中位时， 只要油路压力低于缓冲阀的 调定压力 ， 回转液压马达即被制动 ， 其最大制动力 矩由缓冲阀决定 。当操纵主控制阀产生液压制动作 用时，由于 Z G 4 2型抓钢机整机的质量大 ，工作臂 长 ， 转动惯量大， 因此当回转马达制动结束时 ， 抓钢 机上车装置 的惯性动能将使液压马达反转 ， 上车装 置产生反弹运动并形成振动和噪声。由于 回转制动 时产生的 回弹力 大 ， 且容易产生多次 回摆 ， 会导致 多次冲击。针对这种情况 ， 参考同类设备技术， 在 回 转液压系统中装设防反弹阀。防反弹阀可将回转液 压马达高、 低压油腔接通或关闭， 使上车装置能按 照操作人员的意图平稳且准确地停止。为进一步提 高系统性能 ， 将原液压马达改为 日本川崎 M5 X型马 达 ， 改进后回转液压 系统如图 6所示 。 当主控制阀 7 处 于中位 ， 液压马达 1的供油腔端停止供 油 ， 而回 油 腔端也不与油箱相通时 ， 由于惯性作用 ， 回油腔 端产生制动压力 ， 此压力迅速增大 ， 这会驱使液压 马达反转 。由图 6可知 ， 一个防反 弹阀的阀芯两端 分别与回油腔端相连， 其中一端的连接通路上有一 节流 口， 因此 防反弹 阀的阀芯两端产生压差 ， 当此 压差能够克服该阀的弹簧力时，阀芯向上移动， 使 得 回油腔端压力油通过带有节流 口的阀芯通道流 向供油腔端 ， 这样回油腔端制动压力迅速降低。防 反弹阀通过缓冲和节流 ， 吸收回转制动时产生的冲 击 ， 起到减少 回转反 弹的作用 ， 改善了回转机 构的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 ． 液压马达2 ． 制动器3 ． 延迟阀4 ． 补油阀5 ． 缓冲阀 6 ． 防反弹阀7 ． 主控制阀 图 6 改进后 的回转液压 系统 受力状况 。 3 结束语 Z G 4 2型抓钢机的回转机构和回转液压系统经 过上述改进后 的实物照片如图 7所示 。通过各项试 验和实际使用证明 ， 改进后抓钢机 的回转运动稳定 可靠 ， 保障了整机的工作性能。 图 7 改进后的实物 照片 参考文献 [ 1 ]陈国俊． 液压挖掘机 上册『 M 】 ． 武汉 华中科技大学出版 社 。 2 0 1 1 ． 【 2 ]陈国俊． 液压挖掘机 下册[ M 】 ． 武汉 华中科技大学出版 社 ， 2 0 1 1 ． 【 3 】 成大先． 机械设计手册【 M] ．北京 化学工业出版社， 1 9 8 7 ． 【 4 ] 雷天觉． 液压工程手册【 M ] ．北京 机械工业出版社， 1 9 9 0 ． 【 5 】 机床设计手册编写组． 机床设计手册[ M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 7 8 ． 通信地址 山西省太原市胜利街 1 0 1 号 山西北方机械 制造 有限责任公司 0 3 0 0 0 9 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 2 4 上接第 5 4页 表 4各功率段机型达标技术及成本增加 成本增加占整机成本 功率范围 采用技术 比例 1 3 0 k W≤ ≤5 6 0 k W 共 轨 ， 增压 中冷 、 E G R等 1 0 ％～ 1 5 ％ 3 7 k W≤ 1 3 0 k W 增压 中冷 、 E G R等 1 0 ％左右 提高油泵 、 油嘴喷油压力、 涡流室 、 1 9 k W h 3 7 k W 1 O ％～ 1 5 ％ 增压中冷等 重新设计新机型、 提高油泵、 油嘴喷 1 9 kW 20％3 0％ 油压力 、 涡流室等 立 于不败之地 。 参考文献 [ 1 】 O g i c i a l J o u r n a l o f t h e E u r o p e a n U n i o n D I R E C T I V E 2 0 0 4 ／ 2 6 ／ EC OF T HE EURO P EAN P ARL I AMENT AND OF T HE C O U NC I L [ S 】 ． 【 2 J U n i t e d s t a t e s e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n a g e n c y 4 0 - C F R- P AR T 8 9 0NT R0 L O F EMI S S 1 0 NS F ROM NE W AND I N - U S E N O N R O A D C O MP R E S S I O N I G N I T I O N [ S ] ． 通信地址山东省济南市英雄山路 1 6 5号济南汽车检测中 心发动机检测部 2 5 0 0 0 1 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 4 一 6 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m