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具有自动排绳和压绳系统的10吨液压绞盘

热度918票 时间:2011年5月09日 20:42
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l 引言拓松汽车户外网 -9t5S:qE`0H TRo]

拓松汽车户外网 - |S:aV#B\J+l)Z/o

  部队的现役舟桥运输车、工程保障车以及大功率推土机等均配置有液压牵引绞盘。这种液压绞盘系统采用叶片马达、液压制动器、二级行星减速器、机械式手动离合器,代表了20世纪80年代的技术水平。由于绞盘系统无排绳、压绳功能,在实际使用中钢丝绳经常发生排绳不整齐、乱绳、咬绳断丝等现象。叶片马达的固有缺陷导致绞盘系统的可靠性较差,影响了部队的正常训练和装备的战备完好性。拓松汽车户外网 -[ z3aIss8A9?

'E'~2\_!N L#I0  部队装有此类绞盘的装备数量较大,整个系统的换装存在许多困难。因此,在现役车辆装备上进行绞盘系统的改进和完善已势在必行。拓松汽车户外网 - s,zl.]N`:F

G W"tKd(x.N02 绞盘系统结构及工作原理

'e+kNHE/F1g!\0 拓松汽车户外网 -d.Z:K5l`m,G`|c

  绞盘系统由径向柱塞低速大扭矩液压马达、配流器、单向或双向平衡阀、手动或电磁换向的二位二通阀、手动或电磁换向的三位四通阀、二级行星减速器、离合器、绞盘卷筒、卷筒支架、排绳器及压绳器等部件组成。图1为绞盘系统的工作原理图。

_3jNVK0

9u!aM l HxAV/?-}q0  当操纵手动或电磁换向阀1使绞盘工作时,液压系统的压力油通过配流器中的单向或双向平衡阀2向液压马达4提供压力油,此时液压马达4两油口间的止通阀3关闭。压力油驱动液压马达4产生旋转运动力,旋转运动通过行星减速器5的减速增扭,驱动绞盘卷筒9转动。同时通过链条8传动,带动双向丝杠7旋转,使滑块往返运动,达到强制排绳的效果。压绳器10在单作用弹簧气缸11的作用下压迫绞盘卷筒9上的钢丝绳6,使钢丝绳始终处于整齐的排列状态。改变手动或电磁换向阀1的操纵方向,可以使绞盘卷筒反向转动。当手动或电磁换向阀1处于中位时,单向或双向平衡阀2与液压马达4相对应的活塞腔处于封闭状态,起到制动作用。当进行人工拖放钢丝绳时,手动或电磁换向阀1处在中位,并打开单向或双向平衡阀2,让液压马达4的两油口相通,此时液压马达4处于自由状态,同时,操纵压绳器10的手动控制气阀12,使单作用弹簧气缸11收缩,压绳松懈。

| K@^o}$m0 拓松汽车户外网 -)@ltO8[E R"Tg$oZ

3 系统的主要技术参数与计算方法

a+P"Lt/w$rYX,B0 拓松汽车户外网 -#_.zV/u?Bd

3.1 原车辆绞盘系统的主要技术参数

%e NF3^7rq0

;x)O N8ksA1g$I(p0第一层的额定拉力(kN)98拓松汽车户外网 - w.n:M2ZWBk+|

拓松汽车户外网 -T r%aa5U~9nFA

第一层的过载拉力(kN)≤125拓松汽车户外网 -C WSp b*C6Z

拓松汽车户外网 -tmjoZKR

第一层的工作速度(m/min)6~8

@,J!d3Cx$B0 拓松汽车户外网 -1|9Z4|Oxs U7Ep

卷筒直径(mm)240拓松汽车户外网 -~5\*NC5[ xb p

'Fk/W)Xm U0钢丝绳有效长度(m)≥40(自救)拓松汽车户外网 -5gDlA o2Xi

m3U)as-`(zV1E0≥80(抢救)拓松汽车户外网 -De m)Y&@8V

拓松汽车户外网 -/mDmP9s2vH g

钢丝绳安全系数≥2拓松汽车户外网 -+k$RxL;^$?

+M'@ X2i2o9q+V0G(x0钢丝的型号

J4E:\K2FG"[0

8e~9qR^)QmM O xq06W(19)+7×7-17.5-185-特-甲 -b

b_ d OeW2f0

&n0z(~jE0钢丝绳破断力(kN) 217.5

6q${&n@3sA0

:yO9t"CXW#h P]q0液压系统的额定压力(MPa)16拓松汽车户外网 -f:_c { D,~?`b

w H9G{5af#kB { T5|0液压系统的额定流量(L/min)75拓松汽车户外网 -)i#CK_K5}[%J

拓松汽车户外网 -j#ay.?3ER

3.2 原绞盘卷筒的额定扭矩和额定转速计算拓松汽车户外网 -9w)Z$QA F\

6KtC"j3o[6G0绞盘卷筒的额定扭矩:拓松汽车户外网 -6tx$Z$Im|%Lmj

&~XFyJ| kjo0M筒=F×r

*D0^'vb?0Sy&w@0

m|g};o0=98×0.12=11 760 Nm拓松汽车户外网 -9LM2R*H3kFD

V/gj2Gi0绞盘卷筒的额定转速:拓松汽车户外网 -a$g)PRj KRG r

ddY!Ky!hl0n=V/(2πr)

's3D/sL l1H-igI&x0 拓松汽车户外网 -I'[cee%K:k

=8/(2×3.14×0.12)=10.6 r/min

_)QA o!D;TF0

BM%kz z%M-HT0式中:

+S:\%x-i q0

F%f0mKDnNn0F=98 kN为卷筒第一层额定拉力;

6M%b6f8bC}/m1Y.|0 拓松汽车户外网 --aB}V/N;ns'NP

V=8 m/min为卷筒第一层工作速度;拓松汽车户外网 -}}6C9oto_

8o2X3YN7m6z ]*e0r=0.12 m为卷筒半径。

:s2P/Y;uQ*IL:K0

D}V7n'd?;wQ03.3 现绞盘系统主要参数计算

^yT;@OiP w0 拓松汽车户外网 - F ~8E!h)Ts~,U

  (1)液压马达型号的确定,以及在系统额定压力、流量情况下马达输出扭矩与转速的计算拓松汽车户外网 -*Soz [@~`

P:F2ih+l+~0  考虑安装尺寸的紧凑,选择最小型号内较大排量的马达,确定五星液压马达的型号为INM05-170。

[ Vc@lW$l0 拓松汽车户外网 -"H B'l-~6S

  INM05-170液压马达的主要参数为:

OO Y G g"x? fe-F0 拓松汽车户外网 -t(E~ gh3I pBO

排量(mL/r)166拓松汽车户外网 -$\&w|@+s

拓松汽车户外网 -6QG0n5k``

额定压力(MPa)25

8B[${&crx6C"m~0 拓松汽车户外网 -gHo @8u u P/i"z*o/U[

最大压力(MPa) 35

,AwL'{/H wt:`0

,` {+bv4@B0额定扭矩(Nm)660拓松汽车户外网 -%K W C K~E\)c~@,X

拓松汽车户外网 -/^A-w:| Sp%J-H7[B n

单位扭矩(Nm/MPa)26.4

w(H2a,h;f;i$dV0

)P3c i,v sdV/| G0连续转速(r/min)l~600

!\9_l I:F'lb K`0

5r2_?7@ci0最大流量(L/min)102

ci6_:I:u)Y2bH"X:T9I0 拓松汽车户外网 -x"UA*v V| H

最大功率(kW)45拓松汽车户外网 -&q#MD|O1{G

拓松汽车户外网 -3O p~yVq

在系统压力16MPa、流量75L/min下,马达的输出扭矩与转速为:拓松汽车户外网 -&_y h4e5Ew0L*Y{dZ(rW

拓松汽车户外网 -s/Js5T4F4sA(o!Tl

M马=16 × 0.9 × 26.4=380.16 Nm拓松汽车户外网 -bXb{]a E `

H QS+v,Y3cF0n马=75×0.99÷0.166

gr;P+rO0 拓松汽车户外网 -D-W)s U(m^6b

=447.3 r/min<600 r/min

OZ$?M'Lp;u q&w0

yE&^'w3x0式中:0.9为马达的机械效率,0.99为马达的容积效 率。

s)h-T"E.GDP0 拓松汽车户外网 -Ln S1z B;_sGD

  在系统压力为25 MPa时,马达的最大输出扭矩:M =25×0.9×26.4=594 Nm

m-Z:r ~K+ok0

Tr Jw"B a0  马达的最大输出转速:n=600 r/min拓松汽车户外网 -xY4[4UC8S

拓松汽车户外网 -1}C'S c4?w4ORa4Z

  (2)减速机的参数计算

}sOJ7aOn P$J0

`x{D%Q+BMw0  ①减速比

)mb9eG(~;J F7P"K2Iv0 拓松汽车户外网 - w4i.w-X/Se2W

i=M筒÷η÷M马拓松汽车户外网 -7Q @1t Xk4B5o:[

拓松汽车户外网 -AP[F!s:JrG;o

=11 760÷0.9÷380.16=34.4拓松汽车户外网 -xtG^'n.k;NX

p%p)exD:y5O5a0式中:二级传动的机械效率η取0.9拓松汽车户外网 -me T+R$}y T2O

]HMw pz0减速比圆整取i=36。拓松汽车户外网 -$FNi`5Lk

拓松汽车户外网 -I"sP*Z:?$NZ?

  ②减速机的额定输出转速拓松汽车户外网 --~S.^z9w^7Z{

拓松汽车户外网 -KL@6H8nx/\;A

n减=n马i=447.3÷36

wK!d)ew)ui0

|.\3M9{qr\ _y0=12.4 r/min>10.6 r/min(卷筒额定转速)

} [@ M t4YpP[0

/l7L*`C-vj!x0  ③减速机的额定输出扭矩

!c F1M%nK-Eb:Y0 拓松汽车户外网 -|`PTs9uP m1j!S

M减=M马×η×i=380.16×0.9×36

,uK4~C@uzw0 拓松汽车户外网 -}K,y G!V8m

=12 312 Nm>11 760 Nm(卷筒的额定扭矩)

A?*F r X4o}0 拓松汽车户外网 -0Q:Nv%Si)vet4c?e

  ④最大输出扭矩、转速

:R!Q'qE%s!\r b/H0 拓松汽车户外网 - D/v6KZ~2j

M=M马×η×i

rF~^P$LfFnGg0 拓松汽车户外网 -IIt"j9Z

=594×0.9×36=19 245.6 Nm拓松汽车户外网 -;j}+oO~\E

拓松汽车户外网 -D:\;GD z4U4S6Pf[m

n=n马÷i=600÷36=16.7 r/min拓松汽车户外网 -7S:r6x0x:H |p

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  (3)绞盘最大拉力及走绳速度

Aw,[E"C|4sMt ?0

ps,OE5Ry0  在液压系统压力为25 MPa时,绞盘的最大拉力为:

fK.T8H/i?4S}0

3cr,@-zJd:hO6{0F=M÷r=19245.6÷0.12=160.38 kN拓松汽车户外网 -~I1iA&\)d5nz&B

2e v,b;P6J S$f0  在液压系统最大流量为102 L/min时,绞盘的最大走绳速度为:拓松汽车户外网 -"Z ?"SM4}%naa"@ E3v

拓松汽车户外网 - |4RBYfC

V=2πr×n拓松汽车户外网 -L[ q;r"~z

拓松汽车户外网 -Z;ojcU e,B

=2×3.14×0.12×16.7=12.6 m/min拓松汽车户外网 -6r9c8?7F^.fh,i{6r

拓松汽车户外网 -9G n%Y-U.hP;Xv5O'g@

  通过以上计算表明,改进后的绞盘系统主要作业参数均优于原绞盘的参数,满足使用要求。

`+^XjdM$d(u0

R hXW(s6NX04 绞盘系统的技术特点

4SI:nwUV0

Z|w9~_e0  改进后的液压绞盘系统具有以下特点:

5~W#B*{!B*@N2t0

!UXH\`+~Lq%e0  (1)由于绞盘自带阀组,它不但简化了液压系统而且提高了传动系统的工作可靠性。拓松汽车户外网 -}T2pJV%L@#P

.F(|!uT DP6V0  (2)启动扭矩大,低速稳定性好,保证绞盘能在很低速度下稳定运转。 拓松汽车户外网 -4lt@:Y:s"T Q/H&ZQ

~ N j#ft{0  (3)由于技术先进、性能优良的径向柱塞马达具有低噪声、高效率、高功率质量比,因而使液压绞盘具有效率高、能耗少、噪声低、尺寸紧凑、经济性好等特点。

:Y1bv$P|"d!Fz'p(r1Sl%a0 拓松汽车户外网 -| k%j`w)\#q6?

  (4)五星柱塞马达的平面配流器(专利技术)密封性能好,泄漏很少,活塞与摆缸之间用塑料活塞密封,无泄漏,因而具有很高的容积效率。

0]4xB~-`J!T I0 拓松汽车户外网 -8]"m$Z/^M!\*{&evp/I

  (5)排绳整齐有序,压绳器解决了卷筒上的钢丝绳在松懈状态下的正常卷绕。拓松汽车户外网 -8_wFc!s

oR"` E r Y v r'u0  (6)机械式离合器被液压式离合器取代,先进性、可靠性得到了提高。由于马达具有优良的密封性,在平衡阀支持下,即使在额定的外负荷作用下也只有微小的内泄,这种使用油腔密封的技术来达到制动的目的,既简便实用又减少了绞盘尺寸。拓松汽车户外网 - s$W psTKwV(@7w2h

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5 结语拓松汽车户外网 -2cGA;}7G)`

fF`9Y|ey:Z0  改进后的液压绞盘系统具有自动排绳、压绳功能,使钢丝绳有序的自动排列,避免钢丝绳的损伤。绞盘系统选择的液压元件可靠,性能稳定,结构紧凑,满足各种车辆小尺寸空间的安装要求。绞盘低速性好,使牵引救援作业更加安全。拓松汽车户外网 - G R%[2F!H.P+aB1j

gb QBSl5@g0通信地址:北京香山路西小府甲22号 总装工程兵装备论证试验研究所(100093)拓松汽车户外网 -kl(w^[s

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