1、大功率絞車液壓泵站及系統設計2013年6月目 錄1 概述2 技術設計3 技術特性4 工作原理5 結構特征6 使用和操作7 故障分析與排除8 維護與保養1 概述液壓動力裝置用于驅動絞車實現正轉和反轉，從而達到收放鋼纜進行試驗的目的。絞車液壓動力裝置主要由主泵組、沖洗泵組、閥組、油箱組件、液壓馬達組等構成。2 技術設計2.1 絞車負載扭矩要求2.1.1 主絞車：2.1.2 副絞車：2.2 絞車轉速要求2.2.1 主絞車：鋼纜最高速度為3m/s。鋼纜的卷繞直徑為：0.8m則主絞車卷筒最高轉速為：71.7(rpm) 2.2.2 副絞車：鋼纜最高速度為7m/s。鋼纜的卷繞直徑為：1.25m則主絞車卷筒最

2、高轉速為：107.0(rpm)2.3 液壓動力裝置設計計算2.3.1 液壓動力裝置構成根據絞車技術要求，設計基于開式回路的液壓傳動及控制系統。由于是大功率傳動，需充分考慮節能，調速方式采用容積調速與節流調速相結合；并按鋼絲繩收回和放出兩個階段，泵源壓力進行高低壓切換。兩臺絞車均采用大扭矩馬達直接帶動卷筒的方式。閥組由控制閥組、單向溢流閥組、2個換向閥組及壓力閥組構成。控制閥組由3個電磁換向閥6和溢流閥4（用作安全閥）組成，用于控制2個液壓馬達殼體沖洗的選擇及2個液壓馬達制動器。單向溢流閥組由2個單向閥10和2個溢流閥12組成，以防止液壓馬達的吸空及過載。2個換向閥組CF1由插裝式電液換向閥11

3、、插裝式液控單向閥9、插裝式比例節流閥9組成，用于主絞車和副絞車的換向控制及放纜時的回油節流控制。油箱組件由油箱、吸油過濾器1、吸油過濾器21、吸油過濾器23、冷卻器5、冷卻器20、空氣濾清器31等組成，用于儲油和冷卻等。液壓馬達組由2個液壓馬達、2個制動器和2個編碼器等組成，用于驅動卷筒、制動及測速等。2.3.2 液壓馬達扭矩計算系統采用定量液壓馬達, CA140排量為8800cm3/r, CA100排量為6200cm3/r,最高允許工作壓力可達35MPa。取主絞車液壓馬達工作壓力為31.5MPa，副絞車液壓馬達工作壓力為16MPa，取馬達機械效率為96%, 則額定輸出扭矩為:主絞車:副絞車

4、:2.3.3 主泵、沖洗泵及油箱主泵選用比例變量柱塞泵，最大排量193cm3/r，最高允許工作壓力可達35MPa。取泵的容積效率為95%，電機額定轉速1490rpm，3個主泵輸出的最大流量為：31931.490.95=819.6(L/min)( q1, q2 )，因此主泵排量滿足要求。由于主絞車液壓馬達工作壓力遠大于副絞車液壓馬達的工作壓力，而最大流量差別不大，因此電機功率驗算只考慮主絞車最高轉速時的情況。設定主絞車卷筒最高轉速時3個主泵輸出相同流量，即為q1的1/3（221.4L/min）。其中一個主泵串聯了一個齒輪泵作為控制泵，其排量為11.3 cm3/r，其工作壓力為10MPa, 取二泵

5、的機械效率均為95%，則驅動功率:液壓馬達的沖洗流量需求約為20L/min，選沖洗泵為內嚙合齒輪泵，其噪聲較低，排量為16 cm3/r，因其工作壓力很低，功率需求也小，選三相四極異步電機可滿足要求。這時輸出流量約為2L/min。2.3.4 液壓控制回路及先導控制閥液壓控制回路包括控制泵源，先導控制閥等元件。先導控制閥均選用液壓控制回路的額定壓力為10MPa，流量為15L/min。液壓控制回路用作制動裝置及2個比例節流閥的壓力油源，當主泵工作壓力較低（小于4MPa）時，也用它作為控制油源。2.3.5 油液及其冷卻油溫過低時，先通過啟動控制泵對油液加熱；油溫過高時，則通過水冷式冷卻器，強化油液散熱

6、，使系統油溫保持在許可范圍（正常溫度3050、最高允許溫度80）內工作。油溫由溫度計指示后，實現手動操作控制。3 技術特性3.1 相關技術指標3.1.1 絞車使用功能：主副絞車共用一套系統，兩個絞車不要求同時工作。3.1.2：測試參數：系統具有實時測量記錄與保存鋼纜的運行速度和牽引力功能。3.1.3 鋼纜負載、收放速度及容繩長度：主絞車最大牽引力100kN，最大速度3m/s，容繩長度30m；副絞車最大牽引力20kN,最大速度7m/s，容繩長度100m。3.2 動力3個主電機3個主泵最大排量控制泵排量沖洗泵電機沖洗泵排量3.3液壓馬達技術要求主絞車液壓馬達排量8800cm3/r，副絞車液壓馬達排

7、量6280cm3/r，直兩者接驅動卷筒，無級變速；調速范圍：主絞車1-71.7rpm，副絞車1-107rpm，最低穩定轉速：1.5rpm最大負載扭矩：主絞車42375Nm，副絞車15360 Nm。3.4 控制要求控制壓力：10MPa。控制方式：電控操縱裝置。4 工作原理絞車液壓動力裝置為絞車提供可無級變速旋轉的能源，并提供絞車輔助動作的控制裝置能源。液壓動力裝置由液壓主系統，液壓控制系統和輔助液壓系統三部分組成，參照液壓系統原理圖。液壓主系統是一開式回路，由3個力士樂(博世)公司生產的比例變量柱塞泵A11VLO190作為供油能源，以赫格隆(博世)公司CA系列定量液壓馬達作為執行機構，以2個插裝

8、式電液換向閥、2個插裝式比例節流閥及3個溢流閥作為控制元件。系統開始工作時，根據絞車的轉速需求，可啟動1個主泵A，或2個主泵A、B或A、C，或3個主泵A、B、C。因主泵A串聯了控制泵，主泵A是必須要工作的。此時主泵輸入電信號為0，排量為最小(等于0)，這樣主泵的負載較小，電機起動電流也較小。先說明主絞車的動作過程，參見液壓系統原理圖。電液換向閥15-3斷電，主系統最高壓力由溢流閥16調定為31.5Mpa；同時插裝式電液換向閥11的YA5電磁鐵通電，主泵19輸出的高壓油經插裝閥11-2和插裝閥9-1進入液壓馬達7的右腔，液壓馬達7帶動卷筒正轉，收回鋼絲繩。液壓馬達7左腔的液壓油經插裝式電液換向閥

9、11-4、插裝式比例節流閥13和插裝式背壓溢流閥14回油箱。背壓溢流閥14的調定壓力為0.7Mpa。此時比例節流閥13開度最大而不節流，液壓馬達7的轉速由輸入比例減壓泵的電信號決定，主系統工作在容積調速狀態，傳動效率很高。切斷主泵19對液壓馬達7的供油；同時電磁換向閥6斷電而工作在右位，使液壓馬達7制動器腔與油箱接通，制動器鎖住液壓馬達7，使主絞車停轉；同時使輸入比例泵的電信號較小，泵排量較小，并使電液換向閥15-3通電，主系統壓力由溢流閥17調定為2Mpa，這樣主泵的負載較小。使電液換向閥15-3通電，主系統壓力由溢流閥17調定為2Mpa；同時插裝式電液換向閥11的YA6電磁鐵通電，主泵19

10、輸出的液壓油經插裝式電液換向閥11-1進入液壓馬達7左腔，電磁閥9-2通電，插裝閥9-1開啟，液壓馬達7右腔的液壓油經插裝閥9-1和插裝閥11-3，再經插裝式比例節流閥13和背壓溢流閥14回油箱。液壓馬達7帶動卷筒反轉，放出鋼纜。此時液壓馬達7的轉速由比例節流閥13的輸入電信號決定，系統工作在回油節流調速狀態。副絞車的動作過程與主絞車的動作過程相同，不再另述。控制泵30串聯在主泵A上，是一個齒輪泵，其排量為11.3 cm3/r，工作壓力10MPa。泵的進出口設有過濾器23、24，用于過濾雜質，確保比例控制回路的清潔度。控制泵為插裝式比例節流閥13提供壓力油，當主回路工作壓力低于4 Mpa時也為

11、主泵變量機構提供壓力油，此外還為絞車的二個制動器提供壓力油。二個冷卻器分別用于主回路和控制回路的冷卻。主回路從閥塊CF2排出的油通過冷卻器22回油箱。控制回路從溢流閥29排出的油及沖洗馬達殼體后排出的油通過冷卻器5回油箱。當油箱溫度超過50時，應開啟電磁水閥加以冷卻。油溫在30左右是較理想的工作溫度。5 結構特征絞車液壓動力裝置主要由主泵組、沖洗泵組、閥組、油箱組件、液壓馬達組等組成。主泵組安裝在底座上，沖洗泵組、閥組（包含5個閥塊）及二個冷卻器安裝在油箱蓋板上，液壓馬達組安裝在絞車上。具體請參閱液壓動力裝置總裝圖。6 使用和操作使用前先檢查油箱液面高度，在液位計中應能看到油液面，液面在液位計

12、的中間部位較好。檢查各管接頭是否已緊固。用點動方法檢查主泵和沖洗泵電動機的轉向，在電動機風扇側觀察應為順時針方向，此時主泵的變量缸應在零位，即比例放大器應無信號輸入。開啟主泵A及控制泵，檢查有無異常聲音，觀察壓力表28，看其壓力是否在10Mpa左右。如不是，可調節直動溢流閥29而達到。主泵B和主泵C是否開啟可根據絞車的轉速需求而決定。開啟沖洗泵，根據運行主絞車或副絞車確定電磁換向閥6C是否通電，以沖洗主絞車或副絞車液壓馬達殼體。兩分鐘左右后，可接通控制主絞車或副絞車制動器的電磁換向閥6A或6B的電源，松開主絞車或副絞車制動器，并控制主泵19和比例節流閥13的輸入電壓，使液壓馬達低速旋轉，此時負載應較小。輕載運行10分鐘后可逐步加載。7 故障分析與排除泵工