液压动力抓斗液压系统设计中的有关问题

我校液压课题组为铁路货场研制的货场龙门吊液压动力抓斗用于货场抓取木料或松散货物， 经试用效果良好。其动作灵活性，抓取力及动作时间等性能指标均满足使用。现仅就抓斗液压系统设计中的有关问题说明如下。1液压系统总体方案的拟定1）据使用要求，本抓斗应具备2种动作即抓取动作和抓斗回转动作。因此拟采用泵、 缸、马达混合系统。据抓取力（100 kN）和抓取动作要求，选定系统工作压力为25 Mpa，2个 内径为100 mm的液压缸分两侧对称布置。考虑抓斗回转动作转角不需很大（季180 ），采 用摆动液压马达。据吊重和回转摩擦阻力计算，所需转矩不大，故采用单叶片式摆动马达。2）为解决系统由单泵（高压齿轮泵）供液，而液压缸推力和推速与摆动液压马达的转矩和 转速的要求不同，在摆动马达回路中增设减压阀和节流阀，构成减压和调速回路，用以调节 摆动马达的转矩和转速。3）为保证左右两片抓斗工作同步，拟在两液压缸控制油路中设置分流集流阀。4）为确保抓斗抓取物料后不松脱，应设置锁紧回路，即在两液压缸承载侧加装液控单 向阀，初步设计的液压系统图见图1。图1 液压动力抓斗液压系统图2初步设计中存在的问题及改进措施1）存在问题如图1所示，初步设计中未考虑液压泵自动卸载问题。经试运行，在整个作业过程中， 由于液压泵始终在工作压力（溢流阀设定压力25 Mpa）下运行，液压泵和系统发热大、温升 高、且动力消耗大，不利于节能。理想工况应使抓斗工作时（抓取张开或回转时）液压泵达到 工作压力，而抓斗不动作即不需要供液（如调动、提升和下放）时，液压泵应自动卸载。此外， 还应满足液压泵空载起动的要求，故必须增设卸载回路。2）解决措施考虑液压元件均布置在抓斗上，而司机在龙门吊上部司机室通过电控按钮对液压系统进 行控制，为此卸载回路最佳方案是在先导式溢流阀远控油路中串接1个二位二通电磁阀（见 图2）。只要操作二位二通电磁阀接通或断开先导阀控制油路，即可实现液压泵卸载和升压。 但关键问题是需增加1根控制电线，而原初步设计中选用8芯电控（3根电动机的动力线，5 根电磁阀控制线）和与之配套的电缆轮架（电缆要随抓斗升降在轮架上缠放），目前尚无9芯电 缆和与之匹配的电缆轮架。显然，欲采用增加1个二位二通电磁阀的方案且不增加电缆中控 制线数量，应另辟蹊径，在电路控制中寻求解决办法。经反复研究，最终采用电磁阀联动控 制线路，将H型（常通型）二位二通电磁阀控制线路与另2个三位四通电磁阀控制线路并联， 如图3所示。只要控制油路中4个电磁铁1DT4DT中任一电磁铁通电，二位二通电磁阀 5DT则通电，断开先导阀远控口通油箱的油路，使系统升压。当抓斗不工作（不抓取，不回 转）即不需供液时，4个电磁铁均不通电，则二位二通电磁阀也同时断电、复位，溢流阀和 液压泵即处于卸载状态。为此，在不增加电缆控制线数量的情况下，很好地解决了液压泵空 载起动以及抓斗不动作时液压泵自动卸载的问题。图2卸载回路图3与卸载回路配套的控制电路