舞台演出车叠加阀式液压系统设计.pdf

2 0 1 0年 1 1 第 3 8卷 第 2 2期 机床 与液压 MACHI NE TOOL ＆ HYDRAUL I C S D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 O 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 2 2 ． 0 2 7 舞台演出车叠加阀式液压系统设计 刘 茜 河北工业哭学机械 学院，天津 3 0 0 1 3 0 NO V ．2 0 1 0 Vo l _ 3 8 No ． 2 2 摘要 介绍采用某种车型二类底盘设计的舞台演出车的主体结构，及其车厢展合成舞台的动作过程。针对其动作要 求，提出一种新型的叠加阀式液压控制系统设计方案。该系统不仅能实现舞台车厢的自动展合功能，而且因采用紧凑的叠 加阀组形成小巧的液压单元代替分散的管式阀的连接形式，使得整体液压系统油路设计清晰、管路布置简单，便于安装、 调试及维护。 关键词 舞台演 出车；叠加阀 ；液压系统 中图分类号T H1 3 7 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 2 20 7 8 3 S t a c ke d Va l v e Hy dr a u l i c S y s t e m De s i g n f o r S tag e Sh o w M o b i l e UU Q i a n S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， H e b e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T i a n j i n 3 0 0 1 3 0 ，C h i n a Abs t r a c t Th e d e s i g n o f ma i n s t r u c t u r e o f a s t a g e s h o w mo b i l e by u s i n g s e c o n d a r y c h as s i s o f a ki n d o f v e h i c l e，a nd mo v e me n t p r o c e s s o f a ut o ma t i c a l l y o p en e d a n d c l o s e d o f i t s c a r r i a g e we r e i nt r o d u c e d．Th e d e s i g n s c h e me o f a n e w h yd r a u l i c c o nt r o l s y s t e m u s e d s t a c k e d v a l v e s，a s t o r e qu i r e me nt o f i t s s p e e i f i e mo v e me n t ，wa s p r o p o s e d ．Au t o ma t i c o p e n e d a nd c l o s e d f u n c t i o n o f t he s t a g e s h o w no b i l e c o u l d b e r e a l i z e d ．T h e d e s i g n f o r c i r c u i t o f t h e w h o l e h y d r a u l i c s y s t e m w a s c l e a r ，c o n v e n i e n t i n a r r a n g e me n t a n d r o u t i n g ，e a s y f o r i n s t a l l a t i e n ．a d j u s t me n t a n d ma i n t e n a n c e．b e c a u s e o f c o i n p a t s t a c k e d v a l v e wa s u s e d【o for m mi n i a t u r e h y d r a u l i c u n i t t o r e p l a c e d i s t r i b u t e d p i p e c o n n e c t i o n me t h o d r v a l v e s ． Ke y wo r d s S t a g e - s h o w mo b i l e；S t a c k e d v a l v e ；Hy d r a u l i c s y s t e m 舞 台演 出车是随着文化 下乡活动而发展起来 的一 种新型多功能车辆 ，应具有灵活 、机 动的特性 ，且要 求整备质量轻 ，车厢可 自动展合以形成舞 台，舞台折 叠后能够运输演 出道具及辅助工具 。因此在选择合适 的汽车底盘 的基础上设计合 理可行 的液压系统来控制 车厢的自动展合以形成演出舞台就显得尤为重要。 1 舞台演出车的结构形式 舞 台演出车大多采用东风 、解放等货车车型的二 类底盘配备 自行设计 的车厢结构。车厢 如 图 1 主 要由车厢顶板 1 、两侧外板 2 、两侧内板 3 、底板 4及 前板 、后板组成。若将车厢展开形成演出舞 台 ，则要 求在液压系统控制下 ，首先将顶板 1 连 同铰接的两侧 外板 2垂直 向上升高至预定 高度 ，随后两侧外板 2绕 铰接点伸展 开来直到与顶板 1 齐平 ，从而形成演 出舞 台的顶棚 ，最后两侧 内板 3绕与底板 4的铰接点 向外 展开直到与它齐平 ，形成 临时演 出舞 台。 舞 台演 出面积根据车厢结构设计而大小不等。考 虑到车厢尺寸较大 ，因此每侧壁板都需要 2个液压缸 同时驱动 ，则两侧 内 、外板的动作各需要 4个相同型 号的液压缸进行操纵 I J 时，顶板的升降动作也要在 前 、后板附近各布置 2个液压缸来完成 。则该液压系 统共需配备 l 2支液压缸 ，工作循环可简单描述如下 顶板 连同两外侧板上升一外侧板展开一 内侧板 展开一 内侧板合拢一外侧板合拢一 顶板 回落。 图 1 舞台车车厢展开结构示意 图 2叠加 阀式 液压 系统 设计 设计液压 控 制系统 来 完成 以上 工作 循环 并 不复 杂。市场上已有的舞台车，其液压系统 大多采用 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 2 4 作者简介 刘茜 1 9 7 l 一 ，女 ，副教授 ，主要研究方向为液压系统设计 分析。电话 1 3 8 0 2 0 8 4 1 9 2 ，Em a i l l i u q i a n h e bu t ．e d u ．c n。 第 2 2期 刘茜 舞 台演 出车叠加阀式液压 系统设计 7 9 管式 阀连接 ，各控 制阀及连接管路都布置在汽车 车架 的横梁 下部 。这种 布置形式隐蔽性好 ，不影响整 车外 观 ，但 给安装 、调试 和维 护带来极 大不便 ，这些工作 需要人员在 车架底部 操纵完成 ，非常不方便 ，而且一 旦发生故 障 ，因管路 连接错综 复杂 ，寻找及修理故 障 点都将 面临很 大困难 。针对 以上缺点 ，作者拟设计一 种新型 的液压 系统 ，该 系统 采用叠 加阀组形成结构 紧 凑 的液压单元 ，并将其布置在 驾驶 室与车厢之间 ，便 于人员操作 。为实现 自动控 制 ，该 液压系统主要采用 了 3种不 同功 能 的叠加 阀 三 位 四通 Y型 中位机 能 的电磁换 向阀 、双 向液控单 向阀 、双单 向节流阀 。图 2为拟定 的采用 叠 加 式液 压 阀组 成 的液 压 系统 原 理 图。表 1为该系统 中各个 电磁 阀的电磁铁 动作表 。 左 内侧 板 展 合 左 外 侧 板 展 合 顶 板 升 降 图 2 液压 系统原理 图 表 1 叠加 阀式液压 系统电磁铁动作表 说 明 “” 表明电磁铁得 电 ；“一” 表明电磁铁失 电 选择如上 的控制 阀 ，是 因为在回路设计 中主要考 虑 了以下几个 问题 。 1 同步 回路 因该 系统完成 的每个 动作都是 由 4个 同型号 的液 压缸共 同驱动 ，所 以要求 4缸尽可能 同步 。实现 同步 的方式很多 如机械 同步 、节流调 速同步 、容积调 速 同步等 。用于舞 台车展合控制 的液压 系统 多采用 节 流调速 同步 回路 ，其 中包括采用节 流阀 、分 流阀及调 速 阀等多种形式 。理论上 ，分流 阀能根据液压缸负 载 不同自动调节节流 口的大小 ，使进入到多个液压缸中 的流量相 同以实现 同步 。然而实 际中其 同步精度与分 流阀的入 口流量 的平方成正 比 ，如果流量偏小 ，将使 同步精度大大降低 ；此外 ，同步精度还与分 流阀在管 路 中的位置 、与液压缸之 间的接管长短及工作压力等 多个因素有关H 。调速 阀在工作负载发生变化 时能 自 动调节其节流 阀 口的压力差 ，使通过 的流量基本保持 不变 ，适用于速度稳定性较高 的场合 。而舞 台车各厢 板展合过程 中，负载变化不大且对运行速度 的稳定性 要求也不高 ，作者选择 了节流 阀同步 回路 。 2 平衡 限速 回路 为了克服车厢外侧板合拢 、顶板 回落及 内侧板展 开时因各板 自重而可能 出现加速下落 的现象 ，即液压 缸缩 回时 产生“ 负 ” 负载 ，应 在 回油路 上设 置 背压 阀以形成背压来平衡各板 自重 ，防止 突进 ，使各工况 内液压缸 的运行 速 度尽 可 能保 持 平稳 。综 合 以上两 点 ，采 用叠加式双单 向节流 阀可形成 回油节流双程 同 步 回路 ，使液压缸的正反 向运动都平稳可调 。 3 锁紧回路 当各个侧板均展开 ，且顶板处在举升位置 时 ，即 形成临时舞台后，要求各板位置不能突变 ，以免发生 危险 ，因此要在各个液压 回路 中设置双 向液控单 向阀 液压锁 以形成锁紧 回路 ，使 液压缸 能在任 意位置 上停 留 ，且停 留后不会 因外力作用而移动 。通常情况 下双向液控单 向阀和液压缸之 问不设置任何其他液压 元 件 ，以保证无泄漏发生而可靠锁 紧回路 。但在该 系 统中 ，各板的重力负载较大 ，在下降过程 中易 出现快 降 、停 止交替的不连续跳跃 、振动等非正常现象 。这 主要是 由于负载较大 ，向下运行时速度过快 ，液压泵 的供 油量一时来不及补充液压缸上腔形成 的容积 ，因 此在进 油 回路产生短时负压 ，导致处在 回油路上 的液 控单 向阀的控制压力随之降低 ，单 向阀关闭 ，突然封 闭系统 的 回油路使液压缸 的运动突然停止 。当进油路 的压力 升高后 ，关 闭的单 向阀重新打开 ，负载再次快 速下 降⋯⋯上述过程 反复进 行 ，导 致系 统振荡 下行 。 为避免 上述 现象 出现 ，可 在 回油路 上 安装 单 向节 流 阀 ，便 能防止 负压产生 。因此该系统采用叠加式双 向 液控单 向阀经双单向节流阀后再与液压缸相接 。 8 0 机床与液压 第 3 8卷 4 控制阀及 管路 的布置形式 因此 ，作者设计了叠加 阀式液压系统 在汽车驾 驶室与车厢之问的连接处放置液压油箱 ，并将按 以上 原则选择好的 由 l 2组叠加式 电磁换 向阀 、双 向液控 单 向阀及双单 向节流 阀分两排通过 自行设计的油路块 直接安装在油箱上板上 ，形成一个紧凑的液压单元 ， f a 主 视 图 见 图 3 。该系统中 ，每个液压缸分别 通过单独一组 叠 加阀来控制 ，即液压 泵输 出端经溢流 阎后分为 1 2支 并联分支油路驱 动 l 2支液压 缸工作 。整个 液压 系统 的阀组 安装整齐 、漂亮 ，且油路清晰 、管路简单 ，仅 在车架下布置并行的 2 4支油管 与 1 2支液压缸 的进 出油 口相连 ，接头数少 ，油液不 易泄漏 ；系统调 试 简单容易 ，发生故 障也方便确定 并能及 时排查 。 卜一电磁 换 向阀 2 一 液控 单 向阀 3 一 单 向节流 阀 油路 块 卜 液 压 油箱上 板 图 3 叠加阀布置图 3结论 对舞台车叠加阀式液压系统的构成及布置形式进 行 了详细的介绍。该设计方案的优点 非常明显 ，但还 有待于市场 的检 验。随着 舞 台演 出车品种 的不 断扩 展 ，各个演 出团体的需求不同 ，都将促使作者完善设 计 ，研制出更加符合要求 的舞 台车液压控制 系统 。 参考文献 b 俯视 图 【 1 】孙莉． 多功能流动舞台车液压控制系统 r J ] ． 长春大学 学报 ， 2 0 0 4 ， 1 4 2 1 2一】 4 ． 【 2 】张学礼 ， 李蕾． 流动舞台车功能及结构衍变研究[ J ] ． 山 东 交通学 院学报 ， 2 0 0 7 ， 1 5 1 9 1 9 4 ． 【 3 】周士昌． 液压系统设计图集[ M] ． 北京 机械工业出版 社 。 2 0 0 3 ． 【 4 】李玉琳． 液压元件与系统设计[ M] ． 北京 北京航空航天 出版社 ， 1 9 9 1 ． 上接第 7 7页 4 轧辊偏心补偿控制 ； 5 确定油缸有杆腔控制参数 ； 6 确定蓄能器容 积 ； 7 设定 A G C缸 固有频率。 8结束语 轧机 自动化水平 及对板材 的质量要求 越来越 高 ， 对轧机液压系统的控制要求也越来越高，因此，建立 一 种全面且有利于分析轧制 过程 中各种因素对最后轧 制精度影响 的模 型是非 常必要 的。由于液压 A G C系 统设计合理 ，压下系统有 自动位置检测控制及板厚 自 动控制功 能 ，可实现 轧制 状态 下辊缝 调 整和 轧辊 回 松 ，且 系统稳 定 、可靠 ，实 现 了 A G C系统全 过程 自 动控制 。经过对系统的优化设计及对S L N过程 的动态 仿真 ，轧机整机性 能明显提高 。 参考文献 【 1 】雷天觉． 液压工程手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 0 ． 【 2 】章宏甲， 黄谊． 机床液压传动[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 7 ． 【 3 】上海第二工业大学液压教研室． 液压传动及控制 M] ． 上海 上海科 学技 术出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 4 】徐致让， 薛家国． 四辊轧机辊系变形分析的有限元方法 [ J ] ． 力学与实践 ， 2 0 0 0 5 2 2 2 4 ． 【 5 】丛庄远， 刘震北． 液压技术綦本理论[ M] ． 哈尔滨 哈尔 滨工业大学 出版社 ， 1 9 8 9 ． 【 6 】左健民． 液压传动学习指导[ M] ． 河南 河南大学出版 社 ， 1 9 8 9 ． 【 7 】李慕洁． 液压传动与气压传动[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 9 ． 【 8 】李耕 ， 杨舒拉， 刘承山． 引进网辊轧机辊系的改造[ J ] ． 山东冶金 ， 2 0 0 1 ， 2 3 2 1 41 5 ． 【 9 】张树海， 戚翠芬， 侯 日 斌， 等． 中厚板精轧液压 A G C系统的 研究与应用[ J ] ． 金属材料与冶金工程 ， 2 0 0 7 3 2 3 2 6 ． 【 1 0 】李文华， 周围林． S I M A D Y N D在四辊轧机液压厚控系 统 中的应用 [ J ] ． 江西冶金 ， 2 0 0 7 4 3 9 4 l ， 4 8 ．