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    剪叉式升降机液压系统改造

    剪叉式升降机液压系统改造

    液压升降机是广泛用于市政工程、仓储运输和工厂生产过程的一种起重机械,主要由底盘、剪叉式升降(支撑)杆、液压系统和装置及工作台组成。升降机是靠液压缸提供动力驱动工作台的升降,由结构原理和工作特点所决定,在工作台携带着货物和工件上升时,需要液压缸向其提供驱动力,即液压缸输出能量,把机械(液压)能转换成势能;而在工作台携带着工件下降时,重物的势能将被释放出来。这种势能如果不能有效地回收利用,则会造成能量浪费。这种能量浪费对于小型升降机来说尚不显严重,但对于载重和举升高度较大、需频繁工作的升降机机型来说,就非常可观了。对于此类机型,在设计其液压系统时,应考虑势能回收,把工作台下降过程中释放出的势能转变成液压能,并在上升时加以利用,以减少无用功的消耗,提高能量的利用效率,并同时达成使系统运行平稳、工作安全可靠、结构简单、效率高、便于设计和应用。

    1 系统设计和工作原理分析

    本设计将工作台下降过程中释放出的势能转变为液压能,并利用蓄能器将其储存起来,实现能量回收。当工作台再次上升时,蓄能器向液压泵供油(相当于在系统中设置了压力油箱),使再次上升过程中液压泵消耗的电动机功率减少,达到节能目的。因升降机只在垂直方向运动,其下降可借助重力实现,为简化液压缸结构、降低制造成本,采用了单作用缸;行程较大的升降机一般需采用两个液压缸,且要求两缸同步。

    为此,采用了由等量分流一集流阀组成的同步回路(对升降高度较小的机型,可只用1个液压缸,相应省去该分流一集流阀);为提高系统的效率,采用变量泵(宜选用轴向柱塞泵)组成的开式容积调速回路调节液压缸的运动速度;用蓄能器回收下降势能;用二位四通电磁换向阀控制液压缸的运动方向;变量泵的工作压力由负载决定,系统的最高工作压力用安全阀限定。综合以上考虑,设计了液压系统,现对其工作原理分析如下。

    (1)初次上升使二位四通阀9置于图示位置(电磁铁2YA断电),启动液压泵电机,泵经单向阀3、过滤器2从油箱1吸油(此时蓄能器中无油液),经单向阀8、二位四通阀9的左位和分流.集流阀10向液压缸1 1供油,实现上升,速度大小可通过改变泵的排量进行调整。

    (2)停留 工作台到达预定位置后,关闭液压泵电机,泵停止供油,单向阀8将液压缸下腔封闭,工作台可较长时间的停留在工作位置。

    (3)下降将二位四通换向阀9中的电磁铁2YA通电,使其切换到右位。液压缸11下腔因工作台自重而产生的压力油经分流.集流阀10、二位四通阀9的右位、单向阀7和8及二位四通阀9的右位通路、截止阀12(开启)进入蓄能器13,将液压缸在工作台自重作用下排出的压力油储存在蓄能器中,使工作台在下降过程中释放出的势能转变成液压能,实现能量回收。由于蓄能器中液体的压力随着逐渐被充满而上升,相当于液压缸下腔排油时有一背压,且渐渐升高,从而对工作台的下降起到制动作用,可使工作台下降平稳。

    (4)快速下降若遇到紧急情况,工作台需快速下降时,可将二位二通阀4的电磁铁1YA通电,使其切换到左位,接通油箱,实现快速下降。

    (5)再次上升再次启动液压泵电机,并使二位四通换向阀9中的电磁铁2YA断电,使其切换到左位,泵4经二位四通阀9的左位从蓄能器中吸取有一定压力的油液,经单向阀8、二位四通阀9的左位和分流一集流阀10进入液压缸11的下腔,使活塞杆伸出,推动重物和工作台上升。由于泵吸入的是有一定压力的油液,进出口的压差减小,其所消耗的电机功率将会减小,从而达到节能效果。若工作台再次上升的高度大于初次上升高度,蓄能器中储存的油液量不足,泵将通过单向阀3从油箱吸油,使工作台继续上升,并可防止蓄能器内出现真空。

    2 主要技术参数的选择

    (1)工作压力 泵的工作压力由工作台自重、所携带重物的重量和液压缸有效工作面积(直径)所决定,泵的额定压力可由设计载重及机器结构决定,系统的最高工作压力(安全阀的设定压力)可取为额定值的1.6~2倍。

    (2)流量泵额定流量可根据举升速度要求及液压缸有效作用面积决定。

    (3)蓄能器容量(蓄能器有效吸、排油容积)应略大于升降式工作台从最大高度下降时,液压缸所排出的油液体积,为减小蓄能器容量,宜采用柱塞缸和较小的液压缸直径(同时可简化液压缸结构、降低制造和使用成本)。 蓄能器标称压力。

    3 结论

    该系统利用蓄能器回收工作台下降过程中所释放出的势能,可减少工作台再次上升过程中液压泵消耗的功率,使用元件数量少、结构简单、运行平稳、工作可靠、效率高;采用柱塞缸及较小的液压缸直径,可避免选用较大容量的蓄能器,降低制造、使用和维护成本。

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