自行式高速液压绞磨的研制.docx

2011·9 甘肃 ·兰州自行式高速液压绞磨的研制卢伟星 张艳茹(甘肃诚信电力机具制造有限责任公司，甘肃省兰州市 730050)【 摘要 】 基于对大型铁塔组立所需的高性能液压绞磨的研制，对高速液压绞磨的传动方式进行 了分析选择，对其技术参数进行了设计计算；通过对三种整体结构的分析对比，确定了自行式的整体 结构；最后对液压绞磨样机在现场的使用情况进行了描述并肯定了其性能表现 关键词 】 机动绞磨；液压绞磨；自行式；铁塔组立；起吊速度Research and producee Of Self．． prOpeUed High-speed Hydraulic HoistLU Weixing ZHANG Yanru(Gansu Chengxin Machinery Of Power ， Lanzhou730050 ， Gansu Province ， China)【ABSTRAffr】Based on the research and produce of High performance hydraulic hoist which is required by the assemblage of large-scale iron tower'analyses and chooses the stirring way of high-speed hydraulic hoist at first,designs and calculate the mchmcal parameters ； thro ． gh analyzing and comparising the three integralstructures ， determines serf-propelled integral structure secondly； finally， it describes hydraulic hoist prototype’8service condition on the scene and comCirm$its pedormance．【KEY'WORDS】Mechanical hoist ； hydraulic hoist； self-propelled； assemblage of iron tower； ,hoisting speed1 引言 目前，我国输电线路施工中铁塔的组立主要使用机动绞磨作为起重设备。

但是机动绞磨本身存在很多不足之处，除了安全性较差外，其牵引速度也非常慢，严重影响了施工效益尤其随着近几年输 电线路电压等级的不断升高，所用铁塔重量和高度的不断增大，机动绞磨的这种弊端在施工中显得更 加明显为此，我司针对750kV等高电压等级线路施工中大型铁塔的组立研制了高性能液压绞磨本文主要对自行式高速液压绞磨样机的研制进行了分析说明，并对绞磨样机在现场的实际使用进行了简单分析总结 2绞磨整体性能的确定2． 1绞磨性能根据经验，在立塔施工中要求绞磨的最大起吊重量一般在 5t左右，而起吊速度能达到 20—30m／ min 之间为宜；由于受使用条件和操作者水平的限制，绞磨的安全可靠、操作简单、重量轻便于运输等性 能也是非常必要的，据此确定绞磨的性能如下：(1)牵引轮可正反转，牵引力及牵引速度可实现无级平滑的控制，牵引力可直观显示；最大牵引 力 50KN ，最大牵引速度 25 m／ rain2)尾绳轮与牵引轮速度相匹配尾绳轮速度可自动调节以适应线盘直径的变化，尾绳可保持预 定张力和制动并能整齐缠绕在尾绳轮盘上3)操作简单，使用可靠，主传动可实现双重制动，在发动机突然熄火或发生意外的情况下，均甘肃省电机工程学会 201 1年度获奖优秀学术论文集能实现可靠制动。

2． 2绞磨具体性能参数：最大间断牵引力： 50kN； 最大持续牵引力： 40kN； 对应速度： 10m／ rain； 最大牵引速度： 25rrdmin； 对应牵引力： 20kN；3传动方案的确定 研制高性能绞磨，是为了解决现有机动绞磨安全性差、速度慢、操作不便的问题目前比较先进的传动方式为液压传动我司在研制高性能，高可靠性及高安全性的液压牵张设备方面有丰富的经验而且关键技术处于领先的地位，因此，研制满足要求的高性能液压绞磨已具备非常成熟的技术条件，所以，高性能绞磨决定采用与 SAQ型牵引机相同的闭式液压系统，其传动方式为发动机一可控制的液压传动珩星减速箱一牵引轮齿轮璋引轮发动机输出轴通过联轴器与主泵相连驱动主泵运转，主泵经闭式回路传动液压油驱动液压马达运 转，马达经减速器将动力传递到减速器齿轮，减速器齿轮带动两牵引轮转动，从而实现牵引工作在 减速器高速轴端设置断油刹车装置，当发动机突然熄火、主泵发生故障及液压管路破裂而造成系统失 压时，刹车装置将自动制动4动力装置及主要结构参数确定4． 1动力装置选择 柴油机和汽油机是现场施工中经常用到的动力源，柴油机虽然有转速低出力大的特点，但其重量也要比相同功率的汽油机大。

为了减轻绞磨的重量，达到方便运输的目的，设计选用重量相对较轻的汽油机作为绞磨的动力源口4． 2主要结构参数确定牵引轮卷筒是液压绞磨的主要部件，对它的设计计算是绞磨研制中的主要解决问题之一查现有钢丝绳载荷标准，能够牵引 50K负载的钢丝绳直径由 18 rain的就可以满足并且在立塔施工中起吊塔 材一般使用巾 13 mill巾 15眦钢丝绳，少数情况下用到巾 18 I砌的钢丝绳，按此根据标准，选择联 接器容易通过的浅槽型计算得到绞磨的结构参数绞磨槽型图如图 1所示图 1绞磨槽型图轮径：由 D≥15d 得 D≥18×15=270mm) ，据此本绞磨直径取 D=300姗适用于直径 d <20 mill的 钢丝绳槽深：由 h-(0 ． 6． 0． 9)d得 h=(0 ． 6． 0． 9)X 18=10． 8—16． 2(toni)；因卷简直径 D取值相对较 大，所以取 h=12mm ；槽节距： t=d+(20-40) 取 t=38lIlnl由图可得： (R+r)2 一 (R+r —h)乞 =(T ／ 2)2 整理： 2(R+r)h=505 取 r=3 ，得 2(R+r)X12=505计算得： R=18(turn)2011·9 甘肃 ·兰州槽数：钢丝绳缠绕在牵引轮上其牵引力按指数形式衰减：F1=F ． 1／ e扣f——摩擦系数取 0． 12a—咱角根据尾架调压阀的压力，去尾绳牵引力 0． 8kN则 F尾： F牵／ e2,,fa 由此得 n=hl((F 牵／ F尾 )／ 2 f Q]=lIl[(50 ／ 0． 8)／ 2 X 0．12 X 1r)-'5． 45根据计算确定槽数为 6槽。

5液压系统设计5． 1主回路设计 主回路采用闭式回路，由液压泵 ——液压马达组成由于牵引力和牵引速度要求无级平滑调节所以采用变量泵 ——定量马达构成的容积调速回路；为实现操作方便、安全可靠，采用电控式变量泵， 通过调节两个比例电磁阀电流调节泵排量，以实现调速通过两个比例电磁阀的得失电状态，可以实 现牵引轮的换向及停止该系统还实现了主泵的开停与刹车装置的联动，以实现断电 (断油 )刹车 保证工作安全系统最高压力 (最大牵引力 )已整定，采用高压阀整定及压力切断两种方式防止设备 超载，任何情况下设备都处于安全可控状态5． 2辅助 (尾架 )回路设计辅助回路是实现尾架旋转将牵引绳缠绕在尾架绳盘上，用简单的泵(辅泵)——马达(尾架马达) 液压系统便可以实现辅泵用和主泵串联的齿轮泵，在牵引工况时，辅泵打油驱动尾架马达旋转，将 牵引绳缠绕盘上用调压阀调定压力，以保证马达有恒定的扭矩；通过电磁换向阀控制尾架的停 止、工作；松线工况时牵引绳带动尾架马达反转，相当于泵工况，通过换向阀及调压阀形成小型闭式 系统，调压阀可以保证尾绳有一定的张紧力高速液压绞磨整机液压系统图如图 2所示图 2高速液压绞磨整机液压系统图6电气系统设计6． 1电源选择为了达到减轻重量的目的，此次研制选用 —个 12V·100Ah 的电瓶作为绞磨的电源，设计选型中 也相应的选用了 12 V电压等级的电器元件。

6． 2电气原理设计 电气系统主要是发动机电气系统和液压系统控制电气系统发动机电气系统根据发动机电气原理甘肃省电机工程学会 201 1年度获奖优秀学术论文集 接人电源即可；液压系统控制电气系统主要是主回路控制电气系统，辅助回路和风扇电气系统主回路中主泵的换向及变量采用比例电磁阀控制实现，对比例电磁阀的控制采用了先进的电控手 柄加放大器的系统通过电控手柄在上、中、下三个位置及上、下位置上角度的变化实现牵引轮的换 向、调速、停止通过调节放大器的响应时间可以减小主泵换向或停止时的冲击，使工作平稳辅助回路采用开关就可以实现尾架的开关；考虑到设备液压系统比较简单流量较小，所以采用了电动机散热器，通过开关控制电动机的得失电达到控制风扇开关的目的高速液压绞磨电气原理图如图 3所示图 3高速液压绞磨电气原理图7整体结构的确定液压绞磨的主要作用是立塔施工中起吊塔材和紧线，使用地点会遇到交通不便的大山或峡谷，在 这种情况下绞磨的运输往往是靠人力或简单的运输工具，这就要求绞磨的重量越轻越好，方便移动 可是液压绞磨的牵引力大，牵引速度高，要达到整体重量轻，靠人力运输的目的显然是不现实的，所 以可以考虑将液压绞磨设计成分体式、拖挂式和自行式三种结构。

1)分体式结构即将绞磨分成动力部分、执行部分和尾架三部分分体式结构主要是为了解决液 压绞磨重量太重的问题，如果各部分的重量能控制在 lOOkg范围内，靠人力可以实现绞磨的装卸及移 动，将达到预计的目的但是经过设计计算执行部分的重量达到了 310kg，远远超出了靠人力移动 的范围，再加上分体式结构液压胶管连接比较麻烦等缺点，分体式结构是不可取的2)拖挂式就是将液压绞磨安装在自制的两轮拖挂式底盘上底盘上安装一个前支腿和两个后支 腿，前端设计 —个脱钩，用其他自行式设备便可以托着绞磨移动拖挂式结构虽然不需要人力，但是 随时都得配套一台自行式设备帮助移动，而且在移动转弯时转弯半径很大，在一些狭窄或曲折的道路 上行走很不方便，这就大大限制了它的使用范围图 4自行式高速液压绞磨整体结构图1082011·9 甘肃兰州(3)自行式结构采用一台农用 i轮车作为液压绞磨的底盘，将液压绞磨系统设计安装在三轮车底 盘上三轮车和绞磨采用两套独立的动力系统，三轮车即采用原厂配套的单缸柴油机系统，两套系统 单独工作，互不影响这样虽然多用了一台三轮车，成本有所增加，但形成了液压绞磨的自主移动性． 达到了很好的效果。

在现场施工中，绝大多数施工地点三轮 4-都可以到达．液压纹磨使用三轮车做底 盘，很好的解决了绞磨靠人力无法移动的问题．而且三轮车操作简单．现场施 T中很多人都可以驾驶 经过以上分析比较，可以看出自行式的整体结构是 j种结构中最理想的所以液压绞磨最终确定了自行式的整体结构自行式结构如图 4所示8试验及现场使用情况81试验情况殛数据 自行式液压绞磨研制成功后，先是做了大量的试验，从试验数据显示自行式液压绞磨已经基本达到了设计要求．试验数据如表 1所示寰 1液压绞磨试验数据记录表KN m／ rain rain t MPa MPa Mh6 26 10 30 4 2． 3 5． 510 23 10 30 4 2． 3 715 16 10 35 4 2． 3 920 1 5 10 35 4 2． 2 11． 825 13 10 35 4 2． 2 1430 11 10 40 4 2． 2 16． 535 9 10 40 4 2． 2 19． 5柏 8 10 加 4 2。