采用负载敏感控制技术的绞车液压系统设计

　　0 引 言

　　绞车是用于提升、下放重物的动力设备,主要有电动绞车和液压绞车两大类.液压绞车是将液压基础元部件进行新的组合,并与机械部分相结合,利用液压马达直接或通过减速箱来拖动滚筒的一种新型的提升机械.与电气传动设备相比,在同样功率下,由于液压装置功率密度大、结构紧凑以及其它一些优点,使得其在传动领域占的份额越来越大^[1-2].同时随着液压技术、材料科学的发展,液压元器件越来越小型化,集成度越来越高,与过去相比,同样体积情况下,实现的功能越来越复杂.依据某船用回转起吊设备设计任务书,文中设计的绞车系统具有如下功能:提升机构位于旋转平台上,在提升、下放重物时平台也需要旋转,平台旋转时不能影响提升或下放重物的速度.主要参数有储缆长度50m,缆绳直径8mm,曲率半径250mm,额定工作张力1200kg,平台回转阻力矩1600N.m;收、放缆速度0~1.0m/s,平台旋转速度0~6r/min,二者均能无极调速;整个系统既要能采用手动操作,也要能采用电控方式操作.

　　1 负载敏感控制技术

　　负载敏感系统是一种能够感受系统压力、流量需求,提供负载所需的流量和压力的液压回路^[3-6].实现负载敏感控制需要一个负载敏感柱塞泵(以下简称柱塞泵)和负载敏感控制阀(以下简称控制阀)组成.

　　当液压系统待机状态时,控制阀必须切断执行元件(油缸或马达)与柱塞泵之间的压力信号,这将使得柱塞泵自动转入低压等待状态.当控制阀工作时,先从执行元件得到压力需求,并将压力信号传递给柱塞泵,使泵开始对系统压力做出响应,同时,当外部载荷变化时,柱塞泵也要感受并响应液压系统的压力需求.系统所需的流量是由控制阀的滑阀开度控制的.系统的流量需求通过反馈管道、控制阀反馈给柱塞泵,使整个液压系统具有根据载荷情况提供工作所需的压力-流量特性.

　　图1是贵州力源GY-A10V0/31系列负载敏感柱塞泵的等效原理图,除了调速阀1外其余部分均为柱塞泵的内部元件.根据执行元件(图中未画出)对流量的要求,设定调速阀1的开口量.负载经泵的X口被引到流量补偿器4的右端,同时,泵的出口压力被引到流量补偿器4的左端和压力补偿阀3的左端,流量补偿器4两端的压力差由其调定弹簧设定.当泵输出流量大于(或小于)调速阀1的流量值时,泵的输出压力与负载压力之间的压差大于(或小于)流量补偿器4弹簧设定值,于是阀心被推向右端(或左端),流量补偿器4开口增大(或减小),使泵出口B与变量缸2之间的阻尼减小(或增大),变量缸2右端压力增大(或减小),于是变量缸2活塞向左(或右)移动,使泵斜盘角度变小(或变大),从而减小(或增大)泵的输出流量.所以这种系统是利用检测液压泵出口压力和负载压力之间的压差和反馈这个压差来控制泵流量的输出,使它适应于负载流量^[7].