新型液压能量回收绞车试验台的设计研究

　　1　液压绞车试验台的设计要求

　　新型液压绞车试验台适用于测试不同厂家所生产的各类型号液压绞车的必要性能及寿命,并且运用了液压能量回收新技术,避免了由于长时间的测试运转,而造成的能量浪费.

　　要求液压绞车试验台能够完成不同压力规格下不同类型的液压绞车的压力加载试验;绞车的绳容量大,绳长可达2 km;试验不同型号绞车时,可考虑更换加载泵型号;为简化试验装置,仅选用一种规格的辅卷筒(底径为600 mm,滚筒长度为1.2 m)和一种型号的标准增速箱,参数经优化求得传动比i2=63.

　　2　新型液压绞车试验台工作原理

　　根据液压绞车试验台的设计要求,图1给出液压绞车试验台的能量回收系统.

　　2.1　正向卷取工况

　　当系统处于正向卷取工况时,电液换向阀5处于右位工作;溢流阀7的调定压力根据钢丝绳拉力要求决定,溢流阀8不工作;卷扬马达运转产生转矩通过减速箱,减速增扭,传递到主卷筒15上,使其转动卷取钢丝绳;钢丝绳带动辅卷筒13转动,释放钢丝绳,同时通过增速箱12,增速降扭,带动加载泵10转动,加载泵10输出的流量提供给卷扬马达,实现能量回收.辅助泵1供应的流量主要补充卷扬马达和加载泵10的泄漏量,溢流阀7的溢流量(一般为10 L·min-1)以及调试卷扬机构中卷扬马达与加载泵10参数不相匹配所引起的流量差.通过流量计F1调节辅助泵1的流量值.辅助泵2向加载泵10低压供油,驱动加载泵10克服系统运行阻力.在正向卷取的初始阶段,通过以转速传感器14的设定参数为基准,调节辅助泵2的流量,维持主卷筒15转速恒定;随着辅卷筒与主卷筒的直径比D2i/D1i逐渐减小,加载泵10的转速不断增大,在正向卷取的后半阶段,由于增速箱12有转速限制,转速不超过1 500r·min-1,自动调节辅助泵2的流量,使加载泵10的转速恒定为1 500 r·min-1.溢流阀6的调定压力由卷扬马达和加载泵10的当量排量差所决定[1].

　　为便于分析系统工作原理,简化系统:卷扬马达和减速箱视为一个整体作为当量马达;加载泵和增速箱视为一个整体作为当量加载泵,如图2所示.

　　简化后,得到当量马达排量qmo与卷扬马达排量qm之间的关系式为

　　式中i1为减速箱的传动比.

　　简化后,得到当量加载泵排量qpo与加载泵排量qp之间的关系式为

　　式中i2为增速箱12的传动比.

　　根据上述传动关系,可得出qpo与qmo之间的关系为

　　式中:k为定值,k=ηmoηpoη2m2;ηmo为当量马达机械效率,ηmo=ηmmηm1;ηmm为卷扬马达机械效率;ηm1为减速箱传动效率;ηpo为当量加载泵机械效率,ηpo=ηpmηm3;ηpm为加载泵10机械效率;ηm3为增速箱12传动效率;ηm2为滑轮的传动效率;Δpm为当量马达进出口的压力差;Δpm=p-pmo;p为当量马达的入口压力(溢流阀7的调定压力);pmo为当量马达的出口压力;Δpp为当量加载泵进出口的压力差,Δpp=p-ppo;ppo为当量加载泵的入口压力;p为当量加载泵的出口压力(溢流阀7的调定压力);D1i为主卷筒15每层直径;D2i为辅卷筒13每层直径.