基于負(fù)荷傳感技術(shù)的立體停車庫(kù)液壓升降系統(tǒng)

基于負(fù)荷傳感技術(shù)的立體停車庫(kù)液壓升降系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)城市汽車擁有量急劇增加，我國(guó)有限的土地沒(méi)有足夠的停車場(chǎng)，停車問(wèn)題已成為許多大城市必須解決的難題。立體停車場(chǎng)建設(shè)無(wú)疑是解決這一問(wèn)題的重要手段。液壓升降系統(tǒng)以其功率重量比大、易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速以及安全可靠等優(yōu)勢(shì)在立體停車庫(kù)上得到廣泛應(yīng)用。因此,設(shè)計(jì)成本較低、高效、可靠、節(jié)能的液壓系統(tǒng)對(duì)推進(jìn)液壓技術(shù)在立體停車工程中的應(yīng)用有重要意義。1系統(tǒng)壓力控制立體停車庫(kù)液壓升降系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。定量泵1出來(lái)的油液經(jīng)單向閥2、液壓橋5和比例調(diào)速閥6進(jìn)入柱塞缸7,推動(dòng)柱塞帶動(dòng)承重平臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)。上行時(shí)系統(tǒng)壓力由來(lái)自閥9的負(fù)荷壓力信號(hào)調(diào)定,與采用普通電磁溢流閥的定壓系統(tǒng)不同的是,此時(shí)系統(tǒng)并非由主溢流閥3自身的彈簧調(diào)壓,而是決定于柱塞缸的工作壓力,亦即決定于負(fù)載。平臺(tái)運(yùn)行速度由比例調(diào)速閥6控制,系統(tǒng)多余流量經(jīng)閥3流回油箱。顯然,系統(tǒng)壓力越高,此處的溢流功率損失越大。下行時(shí)依靠平臺(tái)和負(fù)載自重,使柱塞向下運(yùn)動(dòng),柱塞缸流出油液經(jīng)液壓橋5和比例調(diào)速閥6、閥10與閥4組成的電控單向閥回油箱,當(dāng)然,其下行速度仍然由比例調(diào)速閥6控制。2負(fù)荷傳感系統(tǒng)本系統(tǒng)中采用的節(jié)流調(diào)速液壓系統(tǒng)為定壓式定量系統(tǒng),成本較低,調(diào)速簡(jiǎn)便,目前在液壓升降系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。但是,節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)效率不高,能量損失較大,并且系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重,影響系統(tǒng)工作穩(wěn)定性,故在一定程度上制約著此類系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,降低節(jié)流調(diào)速液壓升降系統(tǒng)的整體能耗,對(duì)拓展此類系統(tǒng)在工程上的應(yīng)用可以起到積極的推進(jìn)作用。針對(duì)定壓式定量系統(tǒng)能量損耗較大的缺點(diǎn),我們引入負(fù)載壓力反饋,形成負(fù)荷傳感定量系統(tǒng),使得系統(tǒng)壓力隨負(fù)載變化,因而系統(tǒng)的溢流損失可以降到最低。圖1中,閥3、閥9和閥11是實(shí)現(xiàn)負(fù)荷傳感的關(guān)鍵元件。升降系統(tǒng)承重上行時(shí),電磁閥9通電,右位工作,將先導(dǎo)式溢流閥3的先導(dǎo)控制口與油箱的通路切斷,而電磁閥11通電,左位工作,將液壓缸下腔的壓力引到溢流閥3的先導(dǎo)閥腔,與溢流閥3主閥芯的彈簧腔相通。此時(shí),由于溢流閥3主閥芯彈簧腔的壓力等于液壓缸下腔的壓力,溢流閥3的進(jìn)口壓力只需滿足與彈簧腔壓力及彈簧力、液動(dòng)力等平衡,而后2部分?jǐn)?shù)值較小,因此可以認(rèn)為系統(tǒng)壓力決定于彈簧腔壓力,即負(fù)載壓力。由于本負(fù)荷傳感系統(tǒng)并非采用專用負(fù)荷傳感閥,而是用普通先導(dǎo)式溢流閥改造而成,為了驗(yàn)證其工作效果,我們對(duì)圖1系統(tǒng)分別進(jìn)行了定壓定量系統(tǒng)和負(fù)荷傳感定量系統(tǒng)的試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)見(jiàn)表1、2。表1和表2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,負(fù)荷傳感系統(tǒng)泵出口壓力與柱塞缸工作壓力的差值基本維持在一恒定值,而定壓系統(tǒng)泵出口壓力與柱塞缸工作壓力的差值隨載荷的變化有較大改變。在滿載工況下,定壓系統(tǒng)泵出口壓力值與負(fù)荷傳感系統(tǒng)差不多,而在輕載或空載工況下,定壓系統(tǒng)泵出口壓力值明顯高于負(fù)荷傳感系統(tǒng)。顯然,輕載或空載時(shí)定壓系統(tǒng)溢流損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)荷傳感系統(tǒng)。3中小功率液壓泵站中上置立式的改進(jìn)上置立式泵組安裝方式由于液壓泵浸沒(méi)于油箱之中,結(jié)構(gòu)緊湊,噪聲小,在中小功率液壓泵站中應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的上置立式安裝方式如圖2所示,其結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單,但結(jié)構(gòu)尺寸較大,安裝、拆卸時(shí)必須進(jìn)入油箱操作,因此進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),如圖3所示。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比主要有以下不同:(1)“剛性”套管盤實(shí)際應(yīng)用彈性聯(lián)軸器是具有較大彈性變形和阻尼作用的彈性元件,因此可以補(bǔ)償2軸相對(duì)位移,還可以起緩和載荷沖擊和吸收振動(dòng)的作用,通常適用于載荷變動(dòng)較大,2軸線不能保證準(zhǔn)確對(duì)中的場(chǎng)合。但它的外形尺寸特別是徑向尺寸較大,使整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸增大。另外彈性聯(lián)軸器的成本也較高。套筒聯(lián)軸器是固定式剛性聯(lián)軸器的一種,無(wú)緩沖和減振作用,也無(wú)法補(bǔ)償2軸的相對(duì)位移,通常適用于載荷變動(dòng)較小,轉(zhuǎn)速較低,2軸線能嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低,徑向尺寸小。在上置立式泵組中,電機(jī)和液壓泵之間用一個(gè)圓筒支架聯(lián)接,該圓筒支架用來(lái)支承液壓泵,固定電機(jī)與液壓泵之間的相對(duì)位置并傳遞扭矩。在此工況下,通過(guò)控制圓筒支架和套筒聯(lián)軸器的尺寸及形位公差即可保證電機(jī)軸與液壓泵軸之間的準(zhǔn)確對(duì)中。由于液壓泵載荷沖擊較小,圓筒支架又能保證電機(jī)軸線與液壓泵軸線的準(zhǔn)確對(duì)中,所以使用剛性套筒聯(lián)軸器是可行的。它可以大大減小結(jié)構(gòu)尺寸,降低成本。另外,由于加工精度及安裝精度的提高,可使套筒聯(lián)軸器在較高的轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)時(shí),在滿足傳遞扭矩的情況下,盡量減小套筒聯(lián)軸器的剛度,以利于液壓泵的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。(2)卸及維修的前閥圖2所示液壓泵出油管從油箱蓋上通過(guò)隔壁直通式管接頭接出,這種結(jié)構(gòu)使液壓泵的安裝、拆卸及維修必須在油箱里面操作。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中,通過(guò)增加圓筒支架與電機(jī)聯(lián)接法蘭的厚度,直接在法蘭中鉆出所需尺寸的孔,兩端用焊接式端直通管接頭或焊接式分管管接頭與油管聯(lián)接,這樣使電機(jī)、液壓泵及輸出油道形成一個(gè)整體,泵組的安裝、拆卸及維修將更加方便。4防止回縮許多液壓升降系統(tǒng)在使用中會(huì)出現(xiàn)停機(jī)后自動(dòng)下沉的現(xiàn)象,這是由于系統(tǒng)泄漏所致。目前液壓缸柱塞與缸筒間普遍采用組合密封件,在使用壽命內(nèi)一般不會(huì)泄漏,但由于液壓控制元件一般靠間隙密封,故不可避免地存在著泄漏,在工程機(jī)械中常用液控單向閥來(lái)防止液壓缸的回縮現(xiàn)象,類似圖1中閥4和閥10的組合,但一般在閥10處用的是普通的滑閥式電磁換向閥。由于系統(tǒng)工作時(shí)柱塞缸油腔始終是壓力油,滑閥式電磁換向閥泄漏不可避免,因此系統(tǒng)的沉降也不可避免。文獻(xiàn)中提出使用電控單向閥來(lái)解決沉降問(wèn)題。單向閥反向開(kāi)啟時(shí)通過(guò)電磁鐵動(dòng)作,驅(qū)動(dòng)推桿打開(kāi)先導(dǎo)球閥,在主閥芯上產(chǎn)生較大的液壓力,使主閥芯被打開(kāi)。這種電控單向閥較液控單向閥鎖緊可靠,但由于電磁鐵推動(dòng)的推桿在主油路中運(yùn)動(dòng),在大流量系統(tǒng)中由液動(dòng)力導(dǎo)致的阻力較大,要使電磁鐵產(chǎn)生足夠大的推力,勢(shì)必造成成本上升。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,我們以上海賀得克液壓技術(shù)有限公司生產(chǎn)的一種小流量座閥式電磁換向閥作為先導(dǎo)閥,控制普通液控單向閥,系統(tǒng)防沉降效果非常顯著,而且成本較低。5在系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用本立體停車庫(kù)液壓升降系