基于收排线装置的液压传动方案研究

　　1 概 述

　　收排线装置为电线电缆行业专用设备的通用辅机,供线缆收卷线盘之用。收排线装置主要由收线架、万向联轴器、传动变速箱排线装置及电气控制部分组成。为满足收线卷绕特性和一定范围内无级可调, 目前, 国内设备多采用了力矩电机, 收线动力由力矩电机经传动变速箱变速后, 通过万向联轴器, 再经一对伞齿轮减速后, 传到收线轴上。当收线盘卷绕线速度与线缆输送速度不一致时,力矩电机采用摩擦打滑驱动, 打滑产生了功率损耗,并影响传动速度的平稳性, 从而影响卷绕质量。为此, 我们设计了收排线装置的电液比例控制传动方案, 可以节约能耗, 提高线缆的卷绕质量。

　　2 收排线装置的结构及原理

　　( 1) 结构

　　该装置由两部分组成, 见图1。收线 装置由液压马达和收线架等组成;排线装置由排线丝杠和排线架等组成。

　　( 2) 工作原理

　　如图1 所示, 采用液压马达经减速器驱动收线轴, 带动收线盘卷绕线缆。设线缆输送速度为v, 线缆卷绕半径为R, 马达转速为n,则n=v/2πR, 由于线缆输送速度v 不变, 所以随着卷绕半径R 的增加, 马达的转速n 逐渐降低, 该系统采用变量泵- 定量马达恒转矩容积调速, 可以满足调速要求( 见图2) 。为保证排线与卷绕之间严格的传动比, 采用齿轮传动丝杠轴, 驱动排线架排线。

　　3 收排线装置的液压传动系统

　　液压系统原理如图2 所示, 液压油经滤油器1、恒压变量泵2、电磁换向阀6 供给液压马达5, 液压马达选用双向定量马达, 可以满足收线盘正反转的要求; 换向阀选用M型中位机能的电磁阀, 换向阀中位时马达自锁, 液压泵在低压下卸荷; 该系统动力源为恒压源, 由恒压变量泵和溢流阀8( 作安全阀) 组成, 恒压变量泵输出的流量能自动调节与负载流量相匹配, 其响应速度能满足负载流量变化平缓的要求; 蓄能器4 吸收压力脉动, 起稳压作用^[1]。

　　4 液压系统主要元件的确定

　　以CL3+2/1250 型成缆机收排线装置为例。收线力矩电机力矩60N·m、转速960r/min, 线缆速度3.998～31.4m/min,收线盘尺寸Φ2500×Φ1500×1600mm。

　　( 1) 液压马达实际输出转矩:

　　式中: p₁-液压马达的入口压力, MPa; p₂-液压马达的出口压力, MPa; q-液压马达排量, L/r; η_m-液压马达机械效率。

　　( 2) 液压马达的输出功率:

　　式中: n-液压马达转速, r/min; η_v- 液压马达容积效率。

　　( 3) 液压马达的转速: