黄骅港定位车液压系统的分析及改造.pdf
液 压 气 动 与 密 封/ 2 0 l 1年 第 8期 黄骅港定位车液压系统的分析及改造 陈 冰 神华黄骅港务有限责任公司, 河北沧州0 6 1 1 1 3 摘要 根据定位车液压系统的工作原理 , 对液压系统进行分析 , 利用 软件对其进行了仿 真计算 。 找 出液压系统存 在的弊端 , 提 出解决 方案 。 关键词 定 位车 液压 系统 分析 中图分类号 T HI 3 7 . I 文献标识码 A 支章编号 1 0 0 g - 0 g 1 3 2 0 1 1 0 8 0 0 4 6 0 5 An s i s a nd Re c o n s t r u c t i o n f o r Hy d r a u l i c S y s t e m o f Hu a n g hu a Po r t Po s i t i o n i ng Ca r CHEN Bi n g C h i n a S h e n h u a Hu a n g h a H a r b o u r A d m i n i s t r a t i o n C o r p L T D , X i ’ a n 0 6 1 1 1 3 , C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e h y d r a u l i c s y s t e m ’ S o p e r a t i o n p rin c i p l e o f t h e e a r p o s i t i o n e r , t h e a n a l y s i s i s p r e s e n t e d . T h e d e f e c t s o f t h e h y dr a ul i c s y s t e m i s f 0 u nd. a n d t he s o l u t i o n i s r a i s e d. Ke y W o r ds c a r p o s i t i o n e r; h y d r a ul i c s y s t e m a na l y s i s 0 引言 黄骅港一期翻车机系统在投入运行后定位车频繁 出现 液压泵 损 坏 , 液压 阀卡死 等 故 障 , 造 成 了长 时 间的 故 障停 机 , 严 重影 响 了公 司正 常 的生产 。为找 出 问题 的 根 源 , 对 该 液压 系 统进 行 了分 析 , 并 利用 专业 软件 对其 进行仿真计算 ,以便找出现有定位车液压系统存在的 缺陷, 并针对存在的问题进行改造。 1 定位车液压 系统的组成 黄骅港一期定 位车液压 系统 由一个动力站液 压系统 P H S H P U 一 0 7 O 7 2 _ A 0 - 0 _ S H 、一个 仰俯 摆动液压缸 、 一 图 1 定位车液压系统的工作原理 图 收 稿 日期 2 0 1 1 - 0 4 1 4 作者简介 陈冰 1 9 7 6 一 , 男 , 本科 , 毕业于佳木斯大学机械设计与制造及 其 自动化专业 , 现 主要负责翻车机 、 皮带机 、 堆料机的机械液压设备的维 护、 维修 、 改造工作 , 并多次参 与重大设备的调试。 4 6 个解除制动 、一 个伸缩摆 动液压缸 、一 个后钩 提销液压 缸、 一个前钩提销液压缸和相应软管即液压附件组成。 1 . 1 定 位车 液压 系统 的参数 定位车液压系统的工作参数主要包括液压泵、驱动 阀设 定 。 电磁铁 Y H3得 电 , 后 钩 提销缸 伸 出 , 摘 钩 ; 电磁 铁 Y H 4得 电 , 后钩 提 销缸 收 回 , 连挂 。叠 加式 单 向节 流 阀可 以根据实际需要调节后提销缸的伸缩速度。 前 钩提 销 液压 缸 主 要 由电磁 换 向 阀 序 号 2 6 . 2 、 叠加式单 向节流 阀 序号 2 7 . 2 和叠加式减压 阀 序号 3 6 . 2 控 制 。前 钩 提销 液压 缸 回路 工作 压 力为 3 MP a , 由 减压阀设定。电磁铁 Y H 5得 电, 前钩提销液压缸伸出, 摘钩 ; 电磁铁 Y H 6得电, 前钩提销液压缸收回, 连挂。 叠 加式单向节流 阀可以根据实际需要 调节前钩提销液压 缸 的伸缩 速度 。 解除制动 主要 由电磁换 向阀 序号 3 5 、 叠加式单 向节流 阀 序号 2 7 . 3 和叠加式 减压 阀 序号 3 6 . 3 控 制 。 解除制动回路工作压力 5 MP a , 由减压阀设定。 电磁 铁 Y H2得电, 解除制动。 叠加式单向节流阀可以根据实 际需要调节解除制动的速度。 伸缩摆动液压缸主要由电磁换 向阀 序号 2 8 . 1 、 叠加式液控单 向阀 序号 2 9 . 1 、 叠加式单向节流 阀 序 号 3 0 . 1 和 叠加 式溢 流 阀 序 号 3 1 . 1 控 制 。电磁 铁 Y H 7 得 电, 伸缩摆动液压缸降 ; 电磁铁 Y H 8得电 , 伸缩摆动 液压缸升 ; 电磁铁失电 , 伸缩摆动液压缸停止升降。叠 加式液控单 向阀能锁紧伸缩摆动液压缸于失电时所处 的位置。叠加式单 向节流阀可以根据实际需要调节伸 缩摆动液压缸的升降速度。叠加式溢流阀对系统起安 全保护作用 ,当伸缩摆动液压缸的任意一腔超过额定 压 力时 , 溢 流 阀 自动 打开 卸荷 。 仰俯摆动液压缸主要 由电磁换 向阀 序号 2 8 . 2 、 叠加式液控单向阀 序号 2 9 . 2 、 叠加式单向节流阀 序 号 3 0 . 2 和叠加式溢流阀 序号 3 1 . 2 控制。电磁铁 YH 9 得 电 , 仰 俯摆 动 液压 缸 降 ; 电磁 铁 Y H1 0得 电 , 仰 俯摆 动 液 压 缸升 ; 电磁 铁 失 电 , 仰俯 摆 动液 压 缸停 止 升 降 。叠 加 式 液控 单 向 阀能 锁 定仰 俯 摆 动液 压 缸 于失 电 时所 处 的位置。叠加式单 向节流阀可以根据实际需要调节仰 俯摆动液压缸的升降速度 。叠加式溢流阀对系统起安 全保护作用 ,当仰俯摆动液压缸 的任意一腔超过额定 压力时 , 溢流阀自动开打卸荷。 3 液压 系统各 回路 的仿 真 根据改造后 的定位车仰俯 系统的液压系统的原理 图 , 基 于 液 压 系 统仿 真 软 件 AME S i m. 对改 造 后 的液 压 系统进行 了计算机仿真。由于改造后的液压系统包含 4 个 驱 动液 压 缸 , 因此 本 章 节 选取 了具有 代 表性 、 且 比较 重要 的伸 缩 缸摆 动液 压缸 回路 进行 了仿 真 。 根据系统那个原理 图和现场实际测绘 ,得到仿真 的基础 数据 , 如 表 2所示 。 电机 、 冷却 器 、 油 箱容 积 、 工 作介 质 以及 其 它 附件 的 参数 。 定位车液压系统的液压泵 为双联叶片泵 ,型号为 T 6 7 C B 一 0 1 7 一 B 0 2 1 R 0 2 一 A1 M1 ,液 压 泵 的工 作压 力 为 1 4 MP a 大 泵 、 7 MP a 小 泵 , 额 定 排 量 为 5 8 . 3 mL / r 大 泵 、 5 . 8 m L / r d “ 泵 , 数量 为各 1台 。 驱动电动机的型号为 Q A1 8 0 L 4 A V1 带有 电加热 器, 防潮带 , 额定功率为 2 2 k W, 额定转速为 1 4 6 5 r / rai n , 数量 为 1台。 冷却器为风扇冷却器 , 型号为 2 K1 8 0 3 0 0 1 , 额定功 率为 0 . 4 2 k W, 额定转速为 2 5 8 0 r / rai n , 数量为 1台。 油箱的容积为 5 0 0 L 。 工作介质为 4 6号抗磨液压油 f 美孚 D T E 2 5 。 液压站的外形为 2 0 6 0 m m L x l 0 6 0 m m W x l 8 8 7 m m H 。地脚安装尺寸为 1 9 4 6 mm x 8 0 0 m m, 螺栓 M1 8 。 2 定位 车液压系统 的功能分析 定位车液压系统 由电动机泵组单元 、阀块单元 、 4 个驱 动 液压 缸单 元 组 成 。表 1为 定位 车 液 压 系统 的 主 要元 件动 作示 意表 。 表 1 液压系统的主要元件动作示意表 摘钩十 后钩提销缸 连接 摘钩 前钩提销缸 连接 隆 伸缩摆动液压缸 升 十 降 仰俯摆动液压缸 升 2 . 1 电动机 泵组 的功 能分 析 电动机泵组 序号 1 3 、 1 6 的作用是为系统提供压 力和流量 。大泵 的压力油供给仰俯摆动液压缸和伸缩 摆动液压缸 , 其工作压力 由电磁换 向阀 序号 2 0 和叠 加式 溢 流 阀 序 号 1 9 设 定 ; 小 泵 的压 力 油 供 给后 钩 提 销液压 缸 、 前 钩 提销 液 压缸 和 解 除 制动 , 其工 作 夜 里 由 卸荷阀 序号 2 4 和溢流阀 序号 1 7 设定 。 2 _ 2 控 制 阀组 的功 能分 析 后 钩提 销液 压 缸 主要 由电磁 换 向阀 序号 2 6 . 1 、 叠加式单 向节流阀 序号 2 7 . 1 和叠加式减压 阀 序 号 3 6 . 1 控 制 。后 钩提销 缸 回路 工 作压 力 为 3 MP a , 由减 压 4 7 液 压 气动 与 密 封 / 2 0 1 1年 第 8期 表 2 仿真 系统的基础数据 参数 数值 参数 数值 液 压 系统 功 率 3 0 k W 泵 额 定排 量 5 8 3 m L / r 伸缩臂运行时间 6 电动机转速 l 4 6 5 r p 伸缩臂行程 2 4 0 0 m m 泵额定流量8 5 .4 1 L / m 运行速度4 0 0 m m / s 液压缸行程 1 m 最 大输 出力 7 5 k N 液 压缸 内 径 1 6 0 ra m 大臂质量 5 6 6 2 . 8 k g 活塞杆直径 1 l O m m 泵额定压力 1 4 M P a 液压缸额定载荷 3 k N 图 2为分析软件 A ME S i m中搭建 的仿真原理图。 仿真过程中。换向阀输入的是数值为 4 0的阶跃信号。 图 3 ~ 图 6进 口、 出 口节 流 阀全 开 时 的泵压 力 、 流量 , 液 压 缸压力 、 流量 , 活塞 位移 、 速度 、 加速 度 的仿 真截 图 。 图 2 A ME S I M软真系统搭建的仿真原理图 2一 图 3 泵的压力流量示 意图 X T i me / s 图 5 液压缸的流量示意图 48 图 4 液压缸的压力示 意图 2一 图 6活塞 的运动示意图 从 图 3 ~ 图 6中可 以看 出 . 当进 口、 出 口节 流 阀全 开 时. 活塞运行 4 s 时即能完成大臂的工作行程。 运行结束 后 ,液压 缸 的压 力 和流 量又 恢复 到 活塞 的初 始运 行 时 刻 的数值 。根据大 臂 的运行 工况 , 液压缸 的仿 真数据 与 液 压缸 真实 的运行 状态 相一致 。 图 7 一 图 1 2分 别 为 进 口节 流 阀开 口度 0 . 2 7 、 0 . 3 3 . 出口节流阀全开时液压缸压力 、 流量 , 活塞位移 、 速度 、 加 速度 的仿 真 截 图 。编 号为基 数 的 图片 为进 口节 流 阀 开 口度为 0 . 2 7时 的仿 真截 图 编号 为偶 数 的 图片为进 口节流阀开口度为 0 . 3 3时的仿真截 图。 图 7 进 口节流时液压缸的 压 力 示 意 图 图 9 进 口节流时液压缸的 流 量 示 意 图 HJ 0 0 I I r o d d i s p l a c e me n t l m 一 3 一 、 一 l 图 8 进 口节流时液压缸 的 压力示意图 图 1 O 进 口节流时液压缸的 流量示 意图 图 1 1 进 口节 流 时 活 鬈 的 图 1 2进 口节 流 时活 塞 的 运动示意图 运动示意图 从 图 7 ~ 图 1 2中可 以看 出 , 当进 口节 流 阀开 口度 为 0 . 2 7 、 出 口节流 阀全 开 时 , 活 塞运 行 6 s时 即能完 成大 臂 的工作 行程 ; 当进 口节流 阀开 口度 为 0 I 3 3 、 出 口节 流 阀 全开时, 活塞运行 5 s 时即能完成大臂的工作行程。 运行 结束 后 ,液 压 缸 的压 力和 流 量又 恢 复到 活塞 的初 始 运 行时刻 的数 值 。根据 大臂 的运行 工况 , 液 压缸 的仿 真数 据 与液 压缸 真实 的运行 状态 相一 致 。 图 1 3 ~ 图 1 6分别 为 出 口节 流 阀 开 口度 0 . 2 7 、 0 . 3 3 , 进 口节 流 阀全 开 时液 压缸 压 力 、 流 量 , 活塞 位移 、 速 度 、 加速度 的仿真截图。编号为基数的图片为出 口节流阀 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s / No . 8 . 2 0 1 1 开口度为 O . 2 7时的仿真截 图;编号为偶数的图片为出 口节 流 阀开 口度 为 0 . 3 3时 的仿 真截 图 。 X T i me / s 图 1 3出口节流时液 压缸 的 压 力示意图 X T l m e / s 图 1 5出口节 流时液 压缸 的 流量示意图 l L 图 1 4出口节 流时液压缸的 压力示意 图 图 l 6出口节 流时液压缸的 流量示意 图 1 一 从 图 1 3 ~ 图 1 8中可 以看 出 。当进 口节 流 阀开 口度 为 0 . 2 7 、 出口节流阀全开时, 活塞运行 6 s时即能完成大 臂 的工 作行 程 ; 当进 口节 流 阀开 口度 为 0 . 3 3 、 出 口节 流 阀全开时 , 活塞运行 5 s 时即能完成大臂 的工作行程 。 运 行结 束 后 .液 压 缸 的压 力 和 流量 又 恢 复 到 活塞 的初始 运行时刻的数值。根据大臂的运行工况 , 液压缸的仿真 数据 与 液压 缸真 实 的运 行状 态相 一致 。 图 1 7出 口节 流 时 活 塞 的图 1 8出 口节 流 时 活塞 的 运动示意 图 运动示意图 4 液压 系统 的改造 4 . 1 原有 液压 系统故 障及 产 生的 原 因 黄骅港 的定位车液压系统 的工作压力几乎达到液 压泵的压力极限 , 使其磨损加剧 。液压泵磨损之后 , 会 有 大量 的铁 屑 脱 落进 入 液 压管 路 、 液压 阀 、 液 压 缸 等部 位 , 造成多个液压 阀卡死 、 损坏 , 液压缸密封圈损坏 、 缸 体划伤等。铜屑 、 铁屑经过循环之后 回到油箱 , 重新进 入 液 压泵 , 又 加 快 泵 的磨 损 , 形 成 恶 性 循 环 , 使 液 压 泵 很快 损 坏 。每次 液压 泵损 坏之 后必 须 更换 , 要 将整 个液 压 系统 全 部 分解 ,并彻 底 清 洗 之后 才 能恢 复 系统 的 正 常运行 。所 以每 次造 成 的停 机时 间都 在 3天 以上 , 每 次 的备件 、 液 压油 费用 达 6万元 以上 , 造 成很 大 的损 失 。 经过现场分析发现 ,造成液压泵如此频繁损坏的 原 因 是液 压 系 统 内部 不 清 洁 。虽然 每 次 更换 液 压泵 时 都 对 系统 进 行 了彻 底 的 清洗 ,但 由于 液 压泵 工 作压 力 大 , 磨 损很 快 , 总会 有 铜 屑 、 铁 屑脱 落 , 而 液压 主 回路 和 过 滤 回路 是 2个独 立 的 回路 ,并且 过 滤 回路 的流量 要 远远小于主 回路的流量 ,所 以过滤 回路无法及时消除 液 压油 中的杂质 。 随着液压油中的杂质逐渐增多 , 达到一个临界值时 , 液压 系统开始进 入恶性循 环 , 即由于液压油 中杂质 过多 , 造成泵磨损加剧 ,随之产生更多的杂质。这样 ,在不到 2 m i n的时间里 。 液压泵就会报 废 。更换液压 泵以后 , 如果 系统清理不彻底 , 杂质就会重新回到液压泵 , 又使其很快 损坏 液 压油 中的杂质还会 使液压 阀发生 卡死 、 泄漏 等故 障, 使液压缸缸体划伤 , 使密封圈损坏, 进而发生泄漏。 4 . 2 改造 方 案 解 决 以上 问题 的一 个 有 效办 法 是 在液 压 泵 的 出 口 加一个过滤器 ,将液压泵脱落的杂质在其再次进入系 统循 环 之前 就完 全过 滤 掉 , 并 安装 压差 检 测装置 。当滤 芯 由于杂质过多而发生堵塞时 , 及时报警 , 提示工作人 员 更换 滤 芯 。 这样 , 更 换 液 压泵 时 , 不 再 需要 对 整个 液 压系统进行解体清洗 。 该 过滤 器必 须满 足 以下条 件 1 流量 大 于液 压泵 的输 出 流量 。 2 能 承受 的压 力大 于 系统 的工作 压 力 。 3 根据齿轮泵 的要求 , 过滤器的过滤精度必须足 够高。 P L F _ H 5 0 0 1 0 F P型过滤器符合要求,其公称压力为 3 2 MP a , 流量为 5 0 0 l J m i n , 过滤精度为 l O p m, 法兰连接 , 配备 C MS型发讯器 压差检测装置 , 检测滤芯是否堵塞 。 该 过 滤 器 的滤 芯 采 用 进 口玻 璃 纤 维 滤 材 制 作 。 具 有过滤精度高 、 通油能力强 、 原 始压力损失小 、 纳污量 大等优点 , 过滤效率不低于 9 9 . 5 %。 该 过滤 器在 结构 上有 以下 特 点 1 与同等流量 的其他过 滤器相 比, 结构 紧凑 , 体 积 小 。 2 使用压力范围宽 。 3 换 滤 芯 方便 。可 根据 安 装空 间 , 打 开 上 盖更 换 滤芯 , 也可旋下外壳从下面取下滤芯。 4 安 装 固定方 便 。 当按 标 准流 向安装 有 困 难 时 , 可 拆下 盖上 的 4个 螺 丝 , 把 盖转 动 1 8 0 。 , 这 样 就 改变 了 介 质 的流动 方 向 。 5 设 有 旁 通 阀和 压 差发 讯装 置 , 具有 双 重保 护 功 能 。 当滤 芯堵 塞至进 出 口压 差 为发讯 器调 定值 时 , 发讯 器 发 出信 号 , 提示更 换滤 芯 ; 当滤 芯更 换不 及 时 , 进 出 口 49 液 压 气 动 与 密 / 2 0 1 1年 第 8期 高速调速型液力偶合器油路控制技术 刘建 强 广东中兴液力传动有限公司, 广东云浮 5 2 7 1 0 0 摘要以高速调速型液力偶合器为研究对象 , 重点对油路控制系统研究和分析 , 解决油路控制关键技术和基本参数, 实现静动态特性优 选 , 透过油路控制 的常见故障及实例分析 , 提出对应的防范措施 , 使开发制造出液力偶合器性能更稳定 的控制系统 , 更符合产品要求 。 关键词 高速 ; 调速型液力偶合器 油路控制 中图 分 类 号 T HI 3 7 . 3 3 文 献标 识 码 A 文章 编 号 1 0 0 8 - 0 8 1 3 2 0 1 1 0 8 0 0 5 0 - 0 4 Hi g h s pe e d Va r i a b l e S p e e d F l u i d Co u p l i n g Ci r c u i t Co n t r o l Te c h no l o g y LI U ∞ 一qi a n g G u a n g d o n g Z h o n g x i n g P o w e r T r a n s mi s s i o n C o . , L t d . ,Y u n f u 5 2 7 1 0 0 , C h i n a A b s t r a c t H i g h s p e e d v a r i a b l e s p e e d fl u i d c o u p l i n g a s t h e r e s e a r c h o b j e c t ,f o c u s o n r e s e a r c h a n d a n a l y s i s o f o i l c o n t r o l s y s t e m ,c o n t r o l o f k e y t e c h n o l o g i e s t o S O l V e o i l a n d b a s i c p a r a me t e r s . s t a t i c a n d d y n a mi c o p t i mi z a t i o n t h rou g h t h e 0 i 1 c o n t r o l a n d e x a mp l e s o f c o mmo n f a i l u r e a n a l y s t s , t h e c o r r e s p o n d i n g p r e v e n t i v e me a s u r e s t o d e v e l o p a n d ma n u f a c t u r e t h e h y d r a u l i c c o u p l i n g c o n t r o l s y s t e m mo r e s t a b l e , mo r e me e t t h e p r o du c t r e qu i r e me n t s . Ke y W o r d s h i g h - s p e e d; v a r i a b l e s p e e d fl u i d c o u p l i n g ; c i r c u i t c o n t r o l O 引言 高速调 速型液力偶 合器是一 种利用液体传 递扭 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 4 2 2 作者简介 刘建 1 9 6 8 一 , 男 , 工程师 , 昆明理工大学 , 广东 中兴液力传动 有限公司总工程 师。研究领域 液力偶 合器研发和制造。 压差进一步加大时, 旁通阀导通 , 保护系统免遭破坏。 将过滤器串入液压 回路 中,并将发讯器的信号引 到 P L C, 整个 改造 过程 就完成 了。 安装过程中要注意以下几点 1 过 滤器 的 安装 方 向一定 要 正确 , 必 须确 保 液压 油 的流 向与箭头 标定 方 向一致 , 否则滤 芯很 快就损 坏 。 2 过滤器安装必须牢固 , 否则 由于系统工作压力 很 大 , 很容 易发生 泄漏 故障 。 3 发 讯器 的信 号引 到 P L C后 , 程 序应 该保 证一 旦 检测 到 滤芯发 出堵塞 信 号 , 就 能立 即停 机 , 防止 发生 由 于压差 过大 , 旁通 阀导通 造成 杂质 进入 系统 的情况 。 4 由于 液压 油 的黏 度受 温 度 的影 响 , 在冬 季液 压 泵 起 动 的最初 几 秒 内 ,会 因为滤 芯 内 的液压 油 黏度 大 而形成滤芯堵塞的误信号 ,所以在程序设置 中必须将 这个误信号屏蔽掉 。 4 . 3改造成效 改造前 , 每个液压泵的寿命大约为 6个月 , 黄骅港 5 0 矩 , 能够无级变速的联轴器。在大型火力发电厂 、 钢铁 厂中,给水泵及煤气风机中大都采用高速调速型液力 偶合器来调节转速 以满足工况负荷的要求 ,通过调速 型液力偶合器的变速调节改变工作机的转速 ,从而改 变流量和压力 , 以适应机组 的启停 、 负荷变化 、 滑压运 行 的需要 ,提高机组变工况运行的安全可靠性和经济 的卸车 系统 每年 大约 需更 换 1 0个液 压泵 , 总工 时近 3 0 天 , 备件 费用 达 6 0多 万元 , 浪 费 了大 量 的人 力 、 物 力 , 严重影响了卸车效率。 整个改造只花 了大约 2万元。2年来 , 只更换 了 1 次液压泵 .仅用时 6 h ,为公司节省备件费用 1 0 0多万 元 ,减少故障停机时间 6 O多天 ,按每天卸车 1 O列计 算 , 累计可以多卸车 6 0 0列、 3 0 0万 t 。 参考 文 献 【 1 】 张雄 , 杨 瑞 林 . 液压 系 统 的 维护 [ J 】 . 冶 金设 备 管 理 与维 修 , 2 0 1 0 4 . 【 2 】 杨连彪. 液压系统故障快速诊断第一步[ J ] . 设计技术, 2 0 1 0 2 . 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