剪式举升机自动调平系统设计_李国慧

1、2015年4月第43卷第8期机床与液压MACHINE TOOL HYDAULICS Apr.2015Vol.43No.8DOI :103969/j.issn.10013881.2015.08.033 收稿日期:20140304作者简介:李国慧(1976,男,硕士,讲师,主要研究方向是机械制造设计及其自动化。E mail :1976liguohui 。剪式举升机自动调平系统设计李国慧,桂玉涛(南阳理工学院机械与汽车工程学院,河南南阳473004摘要:针对某举升机调平回路操作困难、费时费力等问题,对调平回路进行改进设计,利用一个三位四通换向阀代替原系统中的两个手动补油截止阀,并借助原系统中的限位开

2、关,通过开关触发信号的有序传递,实现了调平一键式完成,减小了劳动强度和误操作,提高了设备的使用寿命。关键词:举升机;自动调平系统;同步性;液压系统中图分类号:TH137文献标志码:B文章编号:10013881(201580992Design of the Auto Leveling System for Scissors Type Car LiftLI Guohui ,GUI Yutao(School of Mechanical and Automotive Engineering ,Nanyang Institute of Technology ,Nanyang Henan 473004,C

3、hina Abstract :To improve the problems that the car lift leveling circuit operation is difficult ,time-consuming and laborious ,it was re-designedA three-position four-way valve was used to replace two manual fill oil valve of the original systemthe trigger signal orderly transfer was realized with

4、the help of the limit switches of the original system ,final operation with one key was achievedThe improved leveling circuit can reduce labor intensity and misoperation ,improve the service life of equipmentKeywords :Car lifts ;Auto leveling system ;Synchronization ;Hydraulic system近年来随着我国汽车业的蓬勃发展,

5、汽车维修行业也随之得到大力发展,汽车举升机作为现代汽车维修作业中必不可少的设备也得到了广泛的应用。尤其剪式举升机占到最近几年所有新销售的举升机的一半。这种设计之所以很流行,主要由于这种举升机具有结构简单、同步性好、节省土地面积、安装快捷、可调性好等优点。同步性是维修工人的生命安全和汽车安全的一重要技术保证。某品牌剪式举升机同步性是用串联液压缸回路实现的。串联液压缸回路理论上只要油缸的设计和制造精度达到要求,液压油无泄漏,回路足以保证两举升臂的同步上升和下降。但是,首先,由于液压缸存在一定的制造误差,二个液压缸不可能完全一样;其次,两油缸液压油存在自然耗损;第三,由于泄漏不可避免,例如两油缸之间

6、的管路联结处、油缸和活塞之间等都会产生一定的泄漏,而且随着油缸工作压力增加、使用时间延长,泄漏就会越严重。鉴于以上原因,两活塞必会产生矢量位移误差。随着时间的推移,位移误差不断累计。当累计误差超出两举升臂允许的高度,同步性就会失真。这种同步误差,随着加工水平的提高,制造误差可以忽略不计;误差主要是由液压油泄漏和自然耗损引起的。为了使两举升臂能够长时间同步运行,必须消除这种同步误差,即引入补油系统。1系统存在问题及分析如图1为某举升机液压原理图。图1原液压系统原理图其补油原理是根据补油需要,打开补油截止阀21、22,油通过油泵3,溢流阀4,单向阀5,补油截止阀21、22,进入主机(子机子液压缸1

7、3(18,使得主机(子机子液压缸13(18上升到与主机(子机主液压缸9(15等高位置,而后结束补油,手动关闭补油截止阀21、22,进入正常工作状态。具体主机补油过程即同步调平过程如下(子机同理调整:断开光电平衡检测开关,工作开关按钮置调整位置;选择主机,将主机升到500mm;打开控制柜,手动打开补油截止阀21;按“上升”按钮,将子机升到与主机平台等高位置;手动关闭补油截止阀21,打开光电平衡检测开关,工作开关按钮置正常工作位置,以使举升机处于正常工作状态。此补油过程有如下问题:(1用钥匙打开控制柜进行手动开关补油截止阀操作,造成一定的人力、时间的浪费;(2在手动时,由于空间小,操作人员易误操作

8、,造成不必要的设备损坏;(3实际操作过程中,发现主机主液压缸9和主机子液压缸13同时运行,只是运动速度不同,由于主机主工作平台9和子机子工作平台13相距有一段的距离,根据升高500mm的要求,很难掌握调平。问题分析:补油过程中,当打开补油截止阀、按“上升”按钮时,主机工作电磁阀7也打开,使得一部分油经过主机工作电磁阀7和防爆阀8,进入主机主液压缸9,因此主机主液压缸9和主机子液压缸同时运行,只是运动速度不同,造成调平困难;而且,由于补油截止阀的操作以及工作台的找平都是靠人工完成,非自动化、智能化,因此产生一系列问题如误操作、找平困难等。2系统改进由于在举升机工作过程中,主机主液压缸、子机主液压

9、缸时刻和油泵系统相连接,因此不平衡主要是主机子液压缸和主机主液压缸之间以及子机子液压缸和子机主液压缸之间油品的自然损耗和泄漏造成的,实际表现是主机子液压缸、子机子液压缸的工作台低于主机主液压缸、子机主液压缸的工作台。鉴于此,针对系统存在的问题,对原液压补油系统进行改进,用一个三位四通换向阀代替原系统中的两个手动补油截止阀,借助原系统中的上限位开关,再增加一个调平按钮,使得补油过程一键式自动完成,提高效率、减小劳动强度、减小误操作,提高设备的使用寿命。改进后液压系统原理图如图2所示 。图2改进后液压系统原理图主机补油原理是:根据补油需要打开操作面板上的补油按钮,液压油首先经过油泵3、溢流阀4、单

10、向阀5、主机工作电磁阀6和防爆阀7,进入主机主液压缸8,使得主机主液压缸上升,当主机主缸工作平台升到最高位置,触到上升限位开关9;此时主机子液压缸工作平台没有到最高位置,没有接触上升限位开关10;上升限位开关9触发,产生触发信号传给主机工作电磁阀7,使得电磁阀7断开,此路系统断开,主机主工作台处于最高限位位置;同时上升限位开关9产生触发信号传给三位四通阀20,YA2通电打开补油液压回路,液压油经过油泵3、溢流阀4、单向阀5、三位四通阀20左路,主机子工作台上升,当接触到上限位开关10时,产生触发信号传给三位四通阀20YA2断电,补油液压回路断开,此时三位四通阀20处于中位,同时触发信号传给报警

11、灯报警表示已经调平,补油结束,进入正常工作状态(子机同理。具体主机补油步骤:断开光电平衡检测开关,工作开关按钮置调整位置;选择主机,按住调平按钮,直到报警灯报警;打开光电平衡检测开关,工作开关按钮置正常工作位置,以使举升机处于正常工作状态。3结束语改进后系统利用一个三位四通换向阀代替原系统中的两个手动补油截止阀,借助原系统中的上限位开关,通过开关触发信号的顺序传递,使补油过程中的平台运动顺序进行,调平过程更加简单;同时借用原安装的上限位开关,自动到位调平,减小了调平过程人力的浪费,实现了调平一键式完成,减小了误操作(下转第115页·001·机床与液压第43卷定时间为1.2s

12、 ,大于前者,并且在过渡到稳压状态过程中出现了较大幅度的压降。此外,两个系统的离合器分离过程所需时间均小于0.1s ,满足离合器分离控制要求。由以上分析可知,选用二位三通阀作为主阀更为合适,换挡离合器油压控制系统的性能更加优越。同时,文中还探究了在系统不设置高速开关阀与离合器油路之间的小节流阀的情况下,离合器油压控制系统的性能。经仿真得到去除小节流阀后的系统换挡油压曲线,如图7所示 。图7无节流阀时的换挡油压曲线结合图6(a 和图7可以看出:若无小流量节流阀,油压曲线在离合器结合过程和稳定过程中变化不大,而在离合器分离过程中,无节流阀的油压控制系统压降为零的时间需要1.3s 。通过前文分析可知

13、,这是由于换挡液压缸是随着离合器一起高速运动,离心力使一些油液贴在液压缸的内壁上,因此导致压降缓慢。通过仿真可以发现:为了防止这种现象造成离合器分离不完全,应设置小节流阀,且节流阀的位置需保证在离合器结合阶段不溢油,在离合器分离阶段起到溢流的作用。5结论(1在分析不同电液控制阀性能特点的基础上,提出采用基于高速开关阀的离合器油压控制系统,分析了系统的工作原理和工作过程。(2分别建立了基于二位二通式高速开关阀和二位三通式高速开关阀的油压控制系统模型,通过AMESim 进行了系统控制性能的仿真。仿真结果表明:二位三通式高速开关阀性能更为优越;此外,在高速开关阀与离合器油路之间应设置小节流阀。参考文

14、献:1CHO Back-Hyun ,OH Jong-Sun ,LEEN Won-HiModelingof Pulse Width Modulation Pressure Control System for Au-tomatic Transmission SAE Paper ,20020112572林峰,刘影,陈漫电液比例阀在车辆换挡离合器中的应用J 兵工学报,2006,27(5:7847873杨树军,胡纪滨,荆崇波湿式离合器充油过程动态特性研究J 机床与液压,2005(11:81844何谦基于高速开关阀的液压同步控制系统设计与研究D 长沙:湖南师范大学,20085王伟伟,宋健,李亮,等高速开

15、关阀在高频PWM 控制下的比例功能J 清华大学学报:自然科学版,2011,51(5:7157196金英,潘再平脉宽调制控制方法研究J 科技通报,2005,21(1:30337成大先机械设计手册:单行本:液压传动M 北京:化学工业出版社,20038付永领,祁晓野AMESim 系统建模和仿真M 北京:北京航空航天大学出版社,20059YU Guibo ,TIAN Guang ,LIU JinhuaModeling and Simula-tion of High Pressure Gas Injection Device Based on AMESim C /8th International Sy

16、mposium on Test and Measurement ,Chongqing ,2009:286288(上接第98页点。该方案采用的复合调速方式能有效避免单一调速方式的缺点,更能将二者的优点相结合。变频器与普通电机构成的系统动力源,可以方便地控制电机转速,即调节液压泵输出流量,能有效减少系统节流损失和溢流损失。比例调速阀和比例溢流阀的采用能克服单纯使用变频调速方式控制精度低和低速特性差的缺点,尤其在微流量和小压力输出的情况下,能快速精确地控制系统输出流量和压力。经过对比分析,可以看出:方案一不适合文中设计需要,而控制精度高、功率损失小和系统响应快的方案二更适合设计需要。所以,将选择方案二作为小型机液压保障拖车液压系统的设计方案。4结论采用阀控调速与变频调速的复合调速方式设计的液压系统,大大提高地面液压保障的工作效率,能够满足小型机的液压保障需求。(上接第100页的发生,避免了对设备无谓的损害。总之改进后系统在实践中运作良好。参考文献:1卫国爱,许平勇,亓迎川,等基于PLC 的液压调