王　佳

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林　吉林　132000）

典型鐵路起重機(jī)液壓系統(tǒng)的調(diào)速分析

王佳

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林吉林132000）

液壓系統(tǒng)是起重機(jī)的重要組成機(jī)構(gòu)。對(duì)傳統(tǒng)液控?fù)Q向閥的液壓工作回路與電液比例控制的工作油路進(jìn)行分析研究，該液壓系統(tǒng)的采用，降低了定壓系統(tǒng)能耗高、發(fā)熱大的現(xiàn)象，節(jié)約了能源，降低了成本，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了液壓系統(tǒng)的效率。

鐵路起重機(jī)；液壓調(diào)速；液控?fù)Q向閥；電液比例閥

1　起重機(jī)液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

液壓傳動(dòng)是現(xiàn)代流動(dòng)式起重機(jī)廣泛采用的傳動(dòng)方式。它通過(guò)液壓泵將內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液壓油的液壓能，在各種液壓控制元件的控制下，將液壓能傳遞給各機(jī)構(gòu)的液壓執(zhí)行元件（液壓馬達(dá)、液壓缸），還原成機(jī)械能。

液壓傳動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：①元件尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；②調(diào)速范圍大，且可無(wú)級(jí)調(diào)速；③反應(yīng)速度快，動(dòng)特性好；④運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，液壓油的彈性可以緩沖；⑤操縱方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；⑥由于液壓元件日趨標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，所以質(zhì)量穩(wěn)定，成本下降。

2　傳統(tǒng)液控?fù)Q向閥的液壓工作回路分析

圖1為鐵路起重機(jī)的液壓系統(tǒng)工作原理示意圖，柴油機(jī)帶動(dòng)壓泵與定量馬達(dá)、液壓油缸等組成開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)。而具體執(zhí)行元件的速度控制則由操作手柄下的先導(dǎo)閥的開(kāi)度大小來(lái)控制供給液控?fù)Q向閥的控制油壓力大小，從而控制換向閥的開(kāi)口量使流量控制得以實(shí)現(xiàn)。圖1中序號(hào)1為執(zhí)行元件油缸或液壓馬達(dá)；序號(hào)2為液控?fù)Q向滑閥；序號(hào)3為操縱閥。

圖2為電液壓比例閥控制原理示意圖。向左扳動(dòng)操縱閥3，使其左位先導(dǎo)閥開(kāi)啟，使制油P′進(jìn)入液控滑閥的對(duì)應(yīng)一側(cè)，控制油的壓力克服復(fù)位彈簧推力后，推動(dòng)主閥芯按相應(yīng)的壓力左移一段距離，從而使工作油路通過(guò)P，O口連通，執(zhí)行元件則按相應(yīng)流量所決定的速度動(dòng)作，隨著操縱閥的扳動(dòng)角度加大，作用在主閥芯的控制壓力大，使復(fù)位彈簧進(jìn)一步被壓縮，主閥芯的開(kāi)度加大，流量加大，執(zhí)行元件的速度就隨之變快。這樣，操縱閥的開(kāi)度大小與執(zhí)行元件的速度建立了線性關(guān)系。

圖1　液控滑閥控制原理

圖2　電液比例閥控制原理

但是由于復(fù)位彈簧的剛度不易控制，往往需安裝前在試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行多次試驗(yàn)調(diào)整，同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)本身的限制，控制油壓可調(diào)范圍較窄，即這種線性坡度較陡，工作平緩性較差。

3　電液比例控制的工作油路分析

從圖2可知，原液控?fù)Q向閥換成了電液比例方向閥2，原換向閥操縱閥換成手柄機(jī)構(gòu)下裝有雙向電位器的手動(dòng)比例電壓控制閥3（以下簡(jiǎn)稱手控電閥），控制油路也由控制電壓U來(lái)取代。手控電閥扳動(dòng)的角度變化，是經(jīng)其下端電位器發(fā)給比例電磁鐵的電壓信號(hào)的強(qiáng)弱隨之變化。由于比例電磁鐵水平位移——力特性，相應(yīng)地比例電磁鐵壓縮閥芯彈簧的力就不同。這樣，主閥芯與閥體間的開(kāi)口量也就不同，這就使電液比例方向閥開(kāi)口量與手控電閥的搬動(dòng)角度成一定比例。從而可通過(guò)扳動(dòng)手動(dòng)電閥角度的變化來(lái)調(diào)整比例方向閥的流量，進(jìn)而控制執(zhí)行元件的速度。比例電磁鐵的水平位移——力特性平穩(wěn)，手控電閥的調(diào)壓范圍較寬，故整個(gè)調(diào)速控制系統(tǒng)的線性坡度平緩，加強(qiáng)了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

雙閥控制的應(yīng)用，在位置調(diào)整階段（即系統(tǒng)壓力較低），流量伺服閥與電液比例溢流閥組成調(diào)速系統(tǒng)，比例溢流閥根據(jù)液壓缸壓力的反饋信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，使流量閥的流量輸出基本不受負(fù)載變化的影響，在這個(gè)階段基本上進(jìn)行位移控制，流量伺服閥作為主要控制對(duì)象，電液比例溢流閥輔助控制。在試驗(yàn)力控制階段（系統(tǒng)壓力開(kāi)始上升），電液比例溢流閥主控，流量伺服閥輔助控制。這一階段試驗(yàn)力、試樣變形和液壓缸活塞位移都要控制。

［1］李長(zhǎng)森，李小杰，董惠仁.微機(jī)控制電子液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)［J］.試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，1996，（3）.

［2］鐘綿新.液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)數(shù)字式電液比例控制系統(tǒng)的研究［M］.杭州：浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制研究所，1989.

The Speed Regulation Analysis of Typical Locomotive Crane Hydraulic System

WANG Jia
（Jilin Railway Technology College，Jilin，Jilin 132000，China）

The hydraulic system is an important structure of locomotive crane.Through analysis of traditional pilot operated directional control valve's hydraulic working circuit and electro-hydraulic proportional control's working circuit，the adoption of hydraulic reduces the phenomena of high waste and high heat，saves energy resource，reduces cost and improves the efficiency of hydraulic system.

locomotivecrane；hydraulicspeedregulation；pilotoperateddirectionalcontrolvalve；electro-hydraulicproportional valve

TH213.7

A

2095-980X（2015）11-0046-01

2015-10-28

王佳（1983-），男，河北人，大學(xué)本科，講師，主要研究方向：工程機(jī)械、汽車職業(yè)教育。