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一種建筑用液壓式升降機的設計

承德石油高等專科學校田野

本設計從實際需求出發(fā)設計了一種建筑用液壓式升降機，通過液壓油路及液壓元件作為控制系統(tǒng)，電機帶動液壓泵作為系統(tǒng)的動力源，行程開關作為定位元件來實現(xiàn)對吊籠位置的精確定位。為實現(xiàn)操作的自動化要求，采用了PLC作為電器裝置的控制元件，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動化控制。同時為增加系統(tǒng)的安全性，在鋼絲繩末端加入防墜落裝置，加強了系統(tǒng)的可靠性。該裝置的制動部分由制動油缸拉動帶式制動器完成。

液壓升降機；液壓系統(tǒng)；設計；可編程控制器

引言

建筑用液壓式升降機是一種用吊籠（或平臺、料斗等）垂直運送人員或物料的提升機械，通常由導軌架、吊籠、外籠、傳動裝置和安全裝置等組成，主要應用于建筑工程的施工或維修。近年來，我國建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，建筑物高度逐步增高，為更高效地運送施工用料、機具和作業(yè)人員，對升降機性能的要求也相應提高，各種新型升降機不斷涌現(xiàn)。［1］

當前的建筑用液壓式升降機的不足主要表現(xiàn)在：工作可靠性低；安全系數(shù)不高；定位精度不準確；吊籠自重過大而影響額定起升載重量。但因成本低，占地面積小，使用廣泛。［2-5］為此，我們改進設計了一種機構簡單、安全可靠、定位精準的建筑用液壓式升降機。

1　系統(tǒng)設計方案

該建筑用液壓式升降機總負載為1500 kg，吊籠升速為13.3 m/min，升降機機架總高為25 m，剛好與國內(nèi)中小城市六層樓建筑相對應。該機械室外工作，只須用遮蓋液壓部分即可。該升降機主要包括液壓系統(tǒng)、機械結(jié)構和電氣裝置三大部分。工作原理如下：通過控制液壓油路進而控制機械部分從而達到負載的運送要求，通過液壓傳動實現(xiàn)升降機的起落定位精確、系統(tǒng)安全和過載保護［3、4］。

1.1液壓系統(tǒng)

圖1　液壓系統(tǒng)組成圖

該建筑用液壓式升降機液壓系統(tǒng)［3-7］的組成如圖1所示。

作者介紹：田野，1989年出生，吉林四平人，助教，研究方向：機械制造技術實踐教學、研究和生產(chǎn)性實訓工作。

液壓系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達、換向閥、溢流閥、輔助組件等組成。液壓泵是整個液壓系統(tǒng)的動力源，采用恒功率控制軸向柱塞泵，由JD2—51—4型異步電機驅(qū)動，傳動功率為52.7 KW。液壓馬達是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它將液壓泵提供的液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的機械能，采用徑向柱塞式，額定壓力為2.5 MPa，額定轉(zhuǎn)速為0.5～425 r/min。換向閥采用電液換向閥34DYM—B20H—2Z，流量為75 L/min，輔助實現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向，以及壓力卸載和順序動作控制。通過調(diào)節(jié)液壓油路中溢流閥的使用壓力，實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護和安全保護。

（1）升降機上升。按下啟動開關，液壓泵3工作，將液壓油液從油箱9中吸出，形成壓力油打入電液換向閥10。按上升開關，電液換向閥10左位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)過平衡閥11中的單向閥推動液壓馬達12，帶動卷筒卷起鋼絲繩，吊起負載，回油通過閥10和閥11中的溢流閥（低壓）回到油箱9。

（2）升降機停車卸載。負載被提升到預定位置時，機械安全保護裝置——YS型防墜器的支點觸動行程開關，再經(jīng)電路將信號傳回動力裝置的電液換向閥10，引發(fā)其左位斷點，中位接入。通過低壓的溢流閥泄荷，液壓馬達12停止轉(zhuǎn)動，伴隨鋼絲繩以及吊籠停止運動，負載離開吊籠。

（3）升降機下降。卸載后，按下降開關，電液換向閥10右位接入系統(tǒng)，液壓油經(jīng)過液壓馬達12，通過平衡閥11中的溢流閥回到閥10，經(jīng)過低壓溢流閥回油箱9。馬達12反向旋轉(zhuǎn)，將吊籠返回地面。此時由于吊籠受重力的作用，受反負載。為避免馬達12旋轉(zhuǎn)過快和吊籠快速下降，安裝控制壓力為5～7 MPa的平衡閥11，防止造成事故。

（4）升降機停止。當?shù)趸\行至地面時，吊籠中的觸點將行程開關打開，通過電路系統(tǒng)將電液換向閥10的右位斷開，中位接入。于是泵出的液壓油通過低壓溢流閥泄荷，液壓馬達12反向轉(zhuǎn)動停止，吊籠停止下行，避免了沖擊。

1.2機械結(jié)構

該升降機的機械傳動系統(tǒng)由制動器、變速箱、卷筒、吊籠、輔助組件等組成，如圖2所示。通過控制液壓泵的流量，從而調(diào)節(jié)液壓馬達的速度。在變速箱高速軸一端安裝帶式制動器，制動帶一端固定，一端活動，利用包于制動輪外側(cè)的撓性制動帶，增大制動力矩，人工釋放。借助液壓馬達、制動器和齒輪變速結(jié)構將主動力傳遞給卷筒進而帶動鋼絲繩對吊籠實現(xiàn)緩慢勻速上升和下降操作，運輸負載。［7］

圖2　機械傳動示意圖

圖3　電氣裝置外部接線圖

1.3電氣裝置

升降機采用的PLC的外部接線圖如圖3所示，PLC采用F—40M型號，共設置7個輸入點和3個輸出點。輸入點分別與操作按鈕和行程開關相連。輸出點與外部繼電器相連。主控制繼電器KM控制三項異步電動機的啟動與停止；其他兩個繼電器Y1與Y2均為電液換向閥10的兩端控制。它們控制吊籠的上升與下降。整個外部電路中加入了過載保護裝置和熱保護裝置，從而保證了電路的安全性。［8］

2　總結(jié)

（1）動力結(jié)構部分完全由液壓元件來實現(xiàn)。由電機帶動油泵提供動力，經(jīng)過一系列液壓元件將動力傳給液壓馬達和制動油缸。

（2）引入防墜落裝置，對因繩索的突然斷裂引起的吊籠墜落，起到保護作用，從而提高升降機的安全可靠性。

（3）應用了機電一體化產(chǎn)品PLC和一些電器控制元件，升降位置由行程開關控制，定位精確有保證，同時也增添了升降機的自動控制功能。

［1］張宇琛，趙繼云，盧寧等.剪叉式液壓升降臺［J］.機床與液壓，2011，（5）：71-73.

［2］王洪波.船用新型液壓貨用升降機的應用設計［J］.機床與液壓，2013，41（14）：83、62.

［3］侯波，何賢超.高工效、低能耗剪叉式液壓升降機設計研究［J］.液壓與氣動，2012，（1）：39-40

［4］高希功.剪叉式液壓升降機的結(jié)構設計與優(yōu)化［D］.濟南：濟南大學，2014.

［5］郭松，姚丁琦，朱玉川等.基于Recurdyn的新型剪叉式液壓升降臺的動力學仿真及分析 ［J］.機床與液壓，2015，（1）：172-174.

［6］程志.低速重載液壓升降系統(tǒng)設計及其特性研究［D］.杭州：浙江大學，2013.

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