翻车机液压系统研究

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  某厂ZFJ—l00型翻车机是1990年投产运行的,用于二原料场翻卸准轨铁路敲车所装敬状原料。它采用通过轴、齿轮、齿条、饲绳等直接传递动力和进行控棚的机械传动方式,由转子、传动装置、夹车机构、平台及缓冲装置组成。其工作顺序为:摘钩平台起升一车皮擅钩,惯性擅人翻车机车体一止挡定位一平台滑移靠住靠车板—夹车一翻车机上翻一卸料一回翻一夹子提升一平台复位一止挡装置拆离一空车推出:从工作全过程看,各部机构均受冲击载荷影响,各个环节均需人工顺序操作,劳动强度大;机械部分,尤其是翻车机本体故障多、维营量大。
  1、故障高发部位原因分析
  设计止挡缓冲采用减速机一开式齿轮体一偏心轮轴摆动导轨一止挡靴来完成止挡工作,车皮惯性滑入翻车机止挡靴定位,该部分冲击不可避免地使各部元件频繁损坏。夹车机构是由4组相对独立的钢绳、滑轮系统组成。其工作程序为:转子翻转,小车离开擅柱,夹子靠重力下滑,平衡铜绳带动调整絞车转动,使动力钢绳张紧,刹车机构动作而将车皮夹紧。翻完后在回程中,小车擅上擅柱。剃车机构松开,提升钢绳猛烈提升。一个工作过程中,夹子下滑、提升,不可避免会发生两次冲击,且4组夹子难以作到载荷均分,有可能形成单夹子受力,造成车曲、铜绳断裂。一个车皮自重加上物料,约有90t,悬空夹住如此重的钧件,翻转过程不移动几乎不可能,因此设计了移动平台及靠车板,该部分冲击主要损坏支撑轨,缓冲弹簧、托轮,并使平台回位不精确,钢轨进出线路对不准,导蒙轨饲移位断裂,甚至车皮掉道。
  操作人员长时间反复操作翻卸动作按钮,要求头脑保持高度清醒,稍有不慎即会酿成事故。由于工作强度极大,因困乏造成的人为事故时有发生。
  2、设计原理
  通过动作原理分析,翻车机几个部分的故障率高,源于较复杂的机械传动方式不能抗拒频繁冲击,难以实现载荷均分。由于液压系统介质为液体,本身具有较强的吸振能力,且功率体积比大,结构简单,易于实现过载保护、输出功率均布和自动控制,所以采用液压系统辅之以PC控制,是解决上述问题的最佳方案。止挡缓冲部分可采用旋转滑轨来达到活动止挡的效果,止挡时在滑轨及路轨两处同时滑移,冲击力主要由路轨承受,而传动部分则能避免受到损伤。取消移动平台,代之以活动靠板往车帮上靠紧来支承车皮翻转,解决了定位、滑移冲击等问题。
  夹车机构在靠车板靠住车帮后匀速下移来夹住车皮,并在翻转过程中央紧,为防止车皮重心偏斜。缓减车皮卸重后车轮弹簧复位附加内力,夹车油缸采用括动绞支,并利用刚度较大的弹簧来缓减该内力。
  为满足工作要求,根据液压系统特性,定位机构液压控制回路只需方向控制,夹车机构、靠扳机构还需在工作过程中保持相对位置不变,均匀多动,因此需要平衡回路,保压回路。回路中系统油压波动由蓄能器来平衡,保护整个控制部分不受冲击。
  3、原件选用及工作过程说明
  根据设计计算及液压产品目录和液压元件本身设计的匹配要求,来进行元件选定。该控制部分只需保证三部分油缸能顺序动作。其工作过程中利用液控单向阀锁住油缸。油缸内压力较高,但不影响整个系统压力波动,因此在油路设计中利用压力继电器及减压阀来保证动作顺序,压力等级选用1.0MPa定位器动作,2.5MPa靠板动作,3.0MPa夹车动作,并运用接近开关保证动作到位,确认PC工作程序,从而在机、电两方面确保正常的工作程序。
  翻一车煤的动作循环为:行走对位-大臂下降夹持翻车-大臂举升(翻煤高度)-翻转卸煤-翻转复位-大臂下降-松开夹持-大臂举升(行走高度)-行走对位。另外,可在大臂举升到行走高度时操作推车机构。除行走外,其余动作皆由液压系统完成。液压系统的合理可靠是该机正常工作的关键。
  1)换向回路
  一般而言,类似这样的设备多采用手动多路换向阀换向。为了提高机械自动化程度,本翻车机一般不需多缸复合动作,此系统采用了4个直流湿式电磁换向阀并联实现换向。为保证换向平稳,防止液压冲击,应合理选择参数。在保证生产率(要求一个循环的时间小于55s)的情况下合理分配行走和液压系统工作时间,降低液压缸速度。实际工作表明,该系统换向平稳,工作可靠。
  2)锁紧回路
  各缸皆应能锁紧,尤其是夹紧液压缸。由于各缸锁紧时间较短,仅为数秒,对于锁紧要求最高,时间最长的夹紧液压缸亦仅22s。因此,采用“O”型机能换向阀锁紧,保证液压缸在任意位置停留,简单可靠。在样机试验中,曾加装过液控单向阀锁紧,实践证明可取消,使系统结构更为简化。
  3)平衡回路
  翻车翻转卸煤和复位的过程中都有一平衡点,越过此平衡点后,翻车及夹持机构自重将成为负性负载,超速下降,虽然这段行程较短,但易造成冲击和危险。设置平衡阀9、10限速,确保了翻转、变位全过程运转平稳。在空车下降过程中,为防止超速,设置了平衡阀19s,确保大臂下降平稳。
  4)同步回路
  液压缸同步采用机械同步。由于翻车机结构刚度较大(自重6t),并确保各机构的加工、安装精度,正确设置液压管路,采用机械同步完全满足工作要求。在样机试验中,曾在翻转液压缸一端设置一分流集流阀,后证明可以取消,不仅使系统简化,而且使压力损失减少了约0.5MPa。
  5)卸载与调压回路
  在一个动作循环时间52s(设计结果)中,液压缸工作时间为28s,翻车机长期连续工作,故应有良好的卸载。采用常开式电磁溢流阀卸载,液压泵在卸载状态下起动,只要操作者手指一旦松开按钮,系统即进入卸载状态,简单可靠。调压则将溢流阀设定压力设定在15.5MPa,系统有一定的压力储备。
  4、改造后的效果
  该系统改造为长久设计,寿命达两个大修周期,液压元件、液压系统及自动控制的优越性在翻车机上得到充分体现。设备运行平稳,无明显撞击产生的噪音,故障率极低。零部件的消耗几乎为零。工人劳动强度、检修维强度大幅度降低。设备的技术装备水平大大提高,极大简化了翻车机构,改造效果极其明显。值得一提的是,靠车油缸和夹车油缸,因其在工作中,油压可达l0MPa左右,因此需采用高压元件,尤其是密封件,否则将会有漏油现象发生。
  5、结语
  液压系统以其巨大的优越性在发达国家得到了广泛应用,是二十世纪机械技术发展的里程碑,它与自动控制技术紧密结合,必将取代传统的机械。在我国现代化建设中得到发展。■
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