矿冶设备液压传动起重、升降机构分析

　　矿冶设备中常用起重、升降机构,有绳轮传动、链条传动、齿轮齿条传动和螺旋传动等,后两者是把回转运动变成直线运动的机构。起重、升降机构按传动方式可分为机械传动、液压传动、气压传动3类。机械传动的起重、升降机构,除动力机外要经过减速机构,有的还要经变速机构,结构大、质量重。受机械传动链的影响,总体布局不灵活,当外载过大时,易损坏零部件。液压传动通过油缸、液压马达传动,结构简单,并能实现无级调节起重、升降力和速度,具有过载保护功能,不会使机械件损坏,安全可靠,操作方便、省力,容易实现工作机构的自动控制。所以,在现代设备中,广泛采用液压传动。气压传动以空气作为传动介质,由于空气的可压缩性,使工作速度不易稳定,外载变化对速度影响较大,也难于准确控制与调节工作速度,因气压传动工作压力较低,一般在0.4~0.8MPa,结构大,总效率低,噪声较大,虽然气压传动具有许多其它能源所不能比拟的优点,但远不如液压传动用的广泛。下面就几种液压传动起重、升降机构进行分析。

　　1 单油缸升降机构

　　应用在山地钻机上的一种单油缸升降机构如图1所示。

　　图1(a)主要结构由油缸1、拖板2、动力头3、导轨4组成。工作时,当压力油进入油缸上腔或下腔使提升件沿导轨上下移动,实现加压钻进和提升钻具。由活塞杆与缸体固定方式不同可派生多种结构形式。这种给进机构结构简单,但要求行程长时,会使导轨高度增加,刚性差、稳定性差,为解决这个问题,在铝合金轻便山地钻机(专利号:ZL02292160.5)上采取的措施是:活塞杆耳环通过弯形连杆5与动力头拖板2连接,见图1(b),这样油缸行程不变,可降低导轨的高度,起到长行程、短导轨的良好效果。

　　2 油缸)链条倍速升降机构

　　增速滑轮组见图2,设动滑轮为主动滑轮,如其轴上为油缸的拉力P,挠性件自由端为提升力F,动滑轮(油缸)的速度为vh,挠性件自由端提升速度为vs。从图2可知,它们之间的关系是:油缸拉力P=2F;提升速度vs=2vh,即提升力只是油缸拉力的二分之一,单位时间提升所移动的距离却是油缸移动距离的二倍[1]。

　　增速滑轮组应用在升降机构中,用油缸活塞杆推、拉动滑轮,定滑轮自由端带动提升件(如图3所示),这就构成了油缸)链条倍速升降机构。从图3可知:油缸固定在导轨上部,活塞杆连接动轮组,传动链条分别绕过动轮、导轨顶及导轨底链轮,活塞杆的移动经链条带动提升件上下移动。提升件与活塞杆移动关系为倍速关系。如压力油进入油缸4的下腔,推动活塞上移,活塞杆带动动轮3上移,链条牵动动力头下行。若压力油进入油腔上腔,推动活塞下移,动滑轮下移而牵引提升件上升。因为动滑轮置于双股链条套中,提升件固定单绳端,所以提升件移动行程必为油缸行程的两倍。