浅谈液压行走驱动系统在矿用机械中的应用

2016 NO.33

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DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.33.048

浅谈液压行走驱动系统在矿用机械中的应用

李健1 杨跃军2 傅天雷3

(1.长春装甲兵技术学院 吉林长春 130117;2.中国人民77626 拉萨 850000;

3.中国人民66070 北京 102200)

摘 要:行走驱动系统是车辆整体结构中的重要部分,矿用机械由于其工作环境恶劣,对行走驱动系统要求较高,随着液压技术在工程车辆上的应用,矿用机械中驱动系统也有了长足发展。该文分析矿用行走驱动系统的现状和液压传动技术在车辆行走驱动系统中的应用,并以1立方地下铲运机为例展示液压传动技术在矿用机械中的应用。关键词:液压行走驱动 矿用机械 应用中图分类号:TH13 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)11(c)-0048-02行走驱动系统在车辆整体结构中占有相当重要的地位,影响着车辆性能的发挥。矿用机械行走驱动系统的研究方面主要有:动力元件与传动元件之间的性能匹配;传动元件与执行元件及负荷的性能匹配。

在液压行走驱动系统中,通过液压管路将马达、泵和不同功能的控制阀组进行连接,按照其不同的组合形式,可分为以下几点。

(1)按照系统布局方式的不同划分为“整体”和“分置”。(2)按执行元件与行走装置的连接关系划分为“低速”“中速”和“高速”。

(3)按动力元件和执行元件数目的不同划分为单马达单泵、多马达单泵、多马达多泵。

(2)20世纪80年代到90年代,我国在工程机械牵引动力学的研究上取得一定成果,国内学者发表的一系列研究论文达到或领先同期国际水平。

(3)20世纪90年代后,在地面动力学系统的研究上止步不前和找不到用于行走机构提高动态特性的有效过程控制手段,使牵引动力学研究进展缓慢。但同时,机电一体化在机构设计中的加入,控制形式发生了变化,自动化的程度提高,机械的动态性能进一步提高。

(4)至今为止,研究主要集中在动态工况下如何提高机械的整体性能及环境适应力以及为达到机械的最佳使用性能所采取的一系列措施。从研究常态变为研究动态过程,以参数随时间的变化和随机概率统计研究机械系统的线工况及面工况。

1 矿用机械行走驱动系统

工程机械驱动系统的研究一般以20世纪70年代为分界线,70年代前,主要研究方向是点工况参数的静态匹配;70年代后,研究开始以动态研究为主,研究系统参数动态变化下的工况,分析变化过程,引入随机概率统计,以分析线工况的随时间变化情况和面工况离散统计为主研究方向。

工程机械驱动系统研究的静态阶段,在载荷一定的情况下,动力装置、传动装置和行走机构的工况均为某一定值下的工况,因此主要研究点工况下的额定参数和相关参数的静态匹配,对系统整体和系统各部件在工作过程中的参数变化情况不需要关注,稳定系统的性能指标主要是看在额定工作点工作时的参数匹配是否符合设计及使用要求。

工程机械驱动系统研究的动态阶段如下。

(1)20世纪70年代,研究主要集中在工作阻力及动力装置的动态特性方面,对行走机构和传动装置的动态特性没有深入研究,主要以数学微积分方程进行动态分析。在70年代中期,前苏联所做的农业拖拉机的牵引性能动态研究实验,研究主要集中在整机系统动力学和动力装置的动态特性方面。日本的小松公司在1980年后提出的关于推土机系统的动力学微积分方程,也未涉及行走机构和动力装置的动态性能,仍属于静态研究。

2 液压传动技术在行走驱动系统中的应用

液压传动技术在行走系统中的应用近些年发展迅速,大型工程机械如挖掘机、推土机、铲运机等几乎都采用液压传动。主要是因为:(1)液压控制技术的不断完善。现在的生产液压元件的厂家在提供元件的同时还提供相关的控制装置,各种不同的功能可以满足不同机械不同性能的需要。(2)液压传动装置中各元件的设计制造更加精密,加之新的工艺和材料的不断研发,使液压元件的各方面性能极大提高,尤其是制造的标准化、加工制造工艺的完善,使价格不断下降。液压传动技术已经走入了人们的日常生活,不断提高着社会效率。

虽然液压传动技术有着诸多优点,但是其在牵引型工程机械中的应用仍有其不足,主要是因为:(1)由动力装置、行走机构和液压系统组成的机械系统,其系统性能的最佳输出,不仅受元件自身影响,还决定于整个系统中不同元件之间的性能匹配,并且还要考虑生产成本和使用寿命。传统的底盘理论只对液力机械和机械传动的参数匹配进行讨论。(2)由动力装置、行走机构和液压系统组成的系统存在多个变量,系统结构复杂。要使系统的性能在不同工况下都保持最佳输出,就必须加强控制。现有研究主要针对液压元件自身的变量控制,而在构成一个系统时,为保证最大

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的使用寿命和系统的最佳输出,需要采用哪种控制形式,达到什么样的控制指标,就需要从系统的整体性能和机械动力学特性进行综合分析,研究后得出结论,目前还不完善。(3)如何设计液压系统结构,使得机构最简单,又能降低成本、提高使用寿命,并保证系统的整体性能达到指标,仍需不断研究完善。(4)工程机械的工作环境都比较恶劣,不断在各种工况间转换,如何充分发挥液压系统中各元件的工作特性,对元件参数如何设置,如何选配最合适的液压元件,以及在使用中可以采用哪些措施以提高系统的整体性能,有待进一步研究,不断完善,提高经济效益。

工程机械中的液压行走驱动系统一般采用闭式回路形式,而开式回路偶尔可以在小型车辆上见到。闭式回路可以充分展现液压传动的特点,一般采用双向变量泵,可以通过调节系统中液压油的流向和流量达到使车辆变向和调速的目的。在闭式液压系统一般还设置有补油泵、溢流阀等,用以补偿系统中的油量和压力。

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由动力装置为液压系统提供动力,液压泵泵油,驱动马达旋转,马达带动行走机构运动实现车辆运动。液压泵在整个液压系统中既是动力元件又是控制元件,通过改变排量可以控制马达转速。同时,在外界负载变化时,可通过改变马达排量,使车辆适应载荷变化。通过改变泵的供油方向可以实现车辆的向前行驶和倒退行驶。安全阀用来限定系统工作的最大压力。补油泵用来向系统补充油液,维持系统油量和压力,并起到冷却系统的作用。

参考文献

[1]张栋林.国内外地下铲运机的技术发展水平与趋势展望[J].矿

山机械,2004(9):24-31.

[2]赵金元.国产地下铲运机液压系统的问题与对策[J].矿山机械,

2004(9):-58.

[3]姚怀新.行走机械液压传动理论[J].建筑机械,2003(3):55-57.[4]刘敏,赵方,王慧,等.液压传动技术在工程机械行走驱动系统

中的应用于发展[J].机械设计与制造,2006(6):31-33.

3 液压行走驱动系统在1立方地下铲运机上的应用实例

以1立方地下铲运机为例,液压行走驱动系统采用闭式系统。(上接47页)

扫及气密性测试。①拆卸启动管路上的所有单向阀,清洁单向阀,并逐个对单向阀进行清洁及动作试验(用氮气分别对单向阀进行正/反方向吹气,检查单向阀动作状态是否正常)。②用氮气对启动管路进行充气,检查启动管路连接头漏气情况,如有漏气现象,则拆卸该连接头,涂密封胶后安装该连接头。③用氮气对启动管路进行吹扫,直至吹出氮气无杂质。④用氮气驱动选择阀和储气瓶瓶头阀,检查选择阀和瓶头阀是否打开,并将气压加到6MPa,保压3min后,看氮气瓶气压是否掉压情况,若无法保压需用泡沫涂抹各接口测试漏气位置并整改。⑤装上启动管路连接头时,在每处连接头都需涂密封胶。

上、拆下瓶头阀手柄,上下楼梯时,气瓶瓶头阀一端应向上倾斜;搬运气瓶严禁走扶梯及升降液压梯。②试喷气瓶间所有储气瓶装上固定套,在启动瓶处拆卸所有保护房间启动铜管,拆卸不参与试喷储气瓶的启动铜管,并安装堵头封堵。③更换启动瓶及储气瓶,接上启动铜管;双人检查确认启动瓶是否为正确动作试喷储气瓶。④保护区防护,用彩色编制布遮挡气体保护房间设备,喷气期间保持房间常开。⑤将试喷房间启动瓶电磁阀控制线接上、安全插梢拔出,储气瓶安全帽解开、手柄装上,并经双人检查确认。(2)确认无误后进行火警联动喷气。(3)注意事项。①喷气期间禁止人员进出气瓶间及气体保护房间内。②喷气完后检查设备是否正常动作,检查系统记录是否齐全。③对气瓶间气瓶进行清洁,擦干输送管道处因喷气原因造成的冷凝水。

4 维护保养期间试喷气的重要性和方法

4.1 试喷气的重要性

启动管路和灭火剂输送管道是灭火的关键环节之一,为避免在设备验收后由于设备老化,各管道接口处气密性不足影响或存在锈蚀情况堵塞管道,不能正常将灭火剂传输到设备房正常灭火,所以维护保养期间试喷气具有重要性。

根据设备厂家南京消防器材股份有限公司提供的《IG1气体灭火系统维护手册》每年维护保养工作包括“6.5.4对每个防护区进行一次模拟自动启动试验。”应参厂家的建议在维护保养期间进行试喷气。下面以广州地铁五号线试喷气为例进行说明,试喷气采用的储存容器数为选定试验的防护区或保护对象设计用量所需容器总数的5%,且不得少于1个。4.2 试喷气的方法

(1)防护措施到位。①搬运气瓶需防护到位,瓶头阀安全帽锁

5 结语

气体灭火系统管网子系统是否正常工作,对关键设备房灭火起着关键作用,验收时的输送管道及启动管道气密性检测及吹扫工作与维护保养期间的试喷气作为检测气体灭火系统管网子系统最重要的两个环节,需重点关注。

参考文献

[1]GB50263-97,气体灭火系统施工及验收规范[S].

[2]南京消防器材股份有限公司.IG1气体灭火系统维护手册

[Z].2010.

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