斗轮机俯仰装置的改进设计

1、    斗轮机俯仰装置的改进设计    曹贺摘 要：对于斗轮机来讲，俯仰装置是液压回路系统中十分重要的部分，若俯仰装置设计不合理，将会大大影响斗轮机液压系统的正常运行，从而影响斗轮机的使用。对此，必须要合理科学的对斗轮机的俯仰装置进行设计。本文从改进设计的视角出发，对可能引起斗臂剧烈震动的设计缺陷进行分析，找出这种设计缺陷的原因，并提出了改进建议。关键词：斗轮机；俯仰装置；改进；设计一般来讲，斗轮机主要是利用斗臂来实现物资的装卸，这种作业模式使得斗臂的负载一直处于较大状态，且斗臂本身长度较长，在卸载物资时容易产生较大的惯性。若俯仰装置设计的不够合理，极有

2、可能会使得斗臂在运行中出现较大的震动，不但会影响工作效率，还可能会造成较大的安全隐患。因此对斗轮机的俯仰装置进行改进设计是十分有必要的。一、当前斗轮机俯仰装置设计中存在的缺陷當前许多斗轮机的俯仰液压系统都存在设计的缺陷，没有对液压缸背压问题进行分析，从而导致在斗轮机的下降过程中，悬臂液压缸经常出现振动，噪音，且随着使用的频繁，情况愈见严重。有时甚至出现斗轮机整体的晃动。这样的情况对于斗轮机和钢结构等都造成了极大的损害，并且对于操作司机形成安全隐患。虽然可以通过改变调速阀调整悬臂俯仰的速度，用以减轻振动，但是效果不明显，并且俯仰速度过慢直接影响生产效率。综上所述，设计的缺陷直接影响工作的安全，效

3、率，甚至在厂区形成重大的安全隐患。二、设计缺陷问题的成因分析1、负值负载对某些斗轮机平衡性进行测定时会发现斗轮机臂架的配重较轻。因此当斗轮机悬臂移动到平衡位置后，因为配重作用，液压缸受到的负载作用力方向变成了同液压缸活塞杆运行方向相同，从而出现负值负载。在负值负载的作用下，元件被拉伸，但是进油腔里的液体不能承受拉力，使得活塞的运动速度加快甚至失控，与此同时进油量不足，进油腔压力骤降，液体被拉断，使得液压缸产生噪音。2、环境温度斗轮机的运行情况在一定程度上受到温度的影响。在工作环境温度较低时，油液的粘稠度较高，平衡阀控制油路的阻力加大，从而使得整个臂架运行比较平稳。相反，当工作环境温度较高，油液

4、的粘稠度变低，阻力变小。当斗轮下降时，液压缸回油管路上的背压减小，斗轮等元件因为自重加速下降，使得液压缸进油腔的压力降低。当压力降至平衡法关闭的压力时，平衡法关闭。元件瞬问停比运作，而液压缸进油腔压力开始回升，当压力升高到开启压力时，平衡阀开启，各部件开始加速下降。交替出现以上情况，斗轮机悬臂则会出现振动现象。3、液压油中存在的气体在液压油中存在的气体有两种，即溶解的空气和掺杂的空气。通常来说，在一定温度时，溶解在液体中的气体的体积与压力成正比。因此当压力升高，油液中溶解的空气伴随压力上升增加。压力降低时，空气从油液中被分离出来形成气泡。混杂在液体中的空气以气泡状态悬浮在油液中，直径约为0.2

5、50.5mm。若油液的绝对压力降低至油液的空气分离压力时，油液中过于饱和的空气会析出，以微小的气泡为中心聚集，并慢慢膨胀为体积较大的气泡，并慢慢增加数量，形成大量气泡。当油液里形成气泡时，油液流动性变差，并且出现噪声和振颤。若气泡破裂，会产生对局部的冲击，从而造成金属疲劳。三、斗轮机俯仰装置的改进设计方法从以上分析可以看出，要解决斗轮机俯仰液压系统中液压缸背压问题，可以考虑在斗轮机的悬臂俯仰液压缸后腔油路加装一只单项节流阀，用以调节回油路节流，而进油路全部打开，不节流。对于改进之后的斗轮机液压系统，当后腔进油时，后腔的单向节流阀全部打开，也就是进油路全部打开，活塞杆伸出，斗轮机悬臂上升。相反的

6、，当前腔进油时，也就是回油路进油时，后腔的单向节流阀节流，也就是回油路节流，活塞杆收回，斗轮机的悬臂下降。在这两个运动过程里，因为斗轮机下降回油路的节流阀，会形成局部的阻力，使得液压缸回油腔产生背压，且运动速度越快背压也就越高，背压的力量便会形成阻尼力。由于存在阻尼力，使得液压缸速度在负值负载的作用力下不会出现失控。而且可以有效抵制运动元件的振动。从而大大提升元件运行的稳定性，使得斗轮机悬臂液压缸升降平稳。另外，因为液压缸回油腔背压存在，导致系统压力升高，若油液绝对压力高过油液的空气分离压力时，油液里的溶解空气就不容易出现分离形成气泡的现象，也能够有效预防温度变化对液压系统造成的振颤。此外，还

7、可以依据斗轮机机臂架平衡性的实际情况，做出相应的调整配重，调整到配重与各个部件处于相对合理的平衡状态，从而进一步提升系统稳定性，减少系统的工作压力和负值负载，用以延长系统中各个部件的寿命。四、改进前后液压俯仰系统的比较1、压力控制回路改进前使用平衡阀保压，因为平衡阀是滑阀控制，内泄量较大，因此非工作期间时，液压缸在臂架重力的作用下明显下降，对斗轮机稳定性造成不利影响。在液压缸停比运动时，管路需承受同液压缸相同的压力。因此没有考虑到对液压缸过载进行保护。改进后使用电磁溢流阀为安全阀控制系统最大作业压力。电机启动时，电磁溢流阀供电，溢流阀全部打开卸荷，液压泵在零负荷、最大流量下启动，液压油以最大流

8、量通过溢流阀流回油箱，产生热量，因此液压缸无动作期间要求停机。电磁溢流阀停比供电，溢流阀关闭，将系统压力建立起来。2、流量控制回路改进前使用回油节流调速回路提高液压缸稳定性，但会引起压力损失。因此采用回油调速，需提高泵的工作压力，但这样会增加功率损耗，提高发热量；当液匿瓴上升，因无籽腔垂积大，有杆腔压力比无杆腔压力大，增加液压缸和管道的压力，使系统处于危险状况。改进后采用比例阀调节流量，分别控制液压缸上升下降速度，用不同电流控制阀开口度控制流量。比例阀有位移反馈，有斜坡时问带减缓冲击，可以实现液压缸伸缩速度基本一致，提高系统工作效率，使液压缸速度可调。3、方向控制回路改进前采用直动式换向阀作主换向阀。因为系统流量大，每次换向都会产生冲击。改进后采用先导式换向阀作为主换向阀，可减缓主阀芯换向的速度，从而减小冲击。五、结束语经过改进，斗轮机的液压回路系统得以稳定运行，即使载重较大，斗臂也不会出现较大的震动现象，这说明俯仰装置处于良好的平衡状态。实践证明，这样改进俯仰装置后，还可以减少系统各个部件的磨损，极大的延长了斗轮机的使用寿命。斗轮机是众多工业项目和工程项目的重要机械设备，斗轮机的悬臂变幅一般为液压控制系统，因此液压系统的完善与稳定对于机械的正常运转，工程的作业安全和生产效益有着至关重要的作用。本文的研