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1、旋挖钻机液压设计中 的马达保护问题 文聂忠海唐中勇 马达工作时在驱动惯性载荷的情况下( 如工程机械旋挖 钻机的上车回转，往往需要在回转的情况下。停止回转，这个 过程需要克服惯性，产生惯性载荷) 。往往会发生马达为了克 服惯性，而产生回油路上的高压，导致马达被高压憋坏的事 故。同时。如果原驱动油路给油不足，会产生马达不能克服惯 性载荷。使惯性载荷体速度越来越快，导致马达失速马达超 高速运行，马达也容易损坏；超压，超速现象的发生，轻者造 成马达损坏。重则机毁人亡。因此，必须认真对待，周全解决 此类问题。 回转马达超压的产生 最简单的马达驱动回转液压回路如图1 ： 图1 马达驱动回转液压回路 这个回
2、路一般用在低速、轻载、不需要刹车的场合。 如果需要刹车。可以加机械刹车，如摩擦片。有用液压回 路本身来解决刹车的问题。即利用油路的关闭阻止马达继续旋 转，马达驱动带刹车功能回路如图2 ： 换 图2 马达驱动带刹车功能回路 利用控制阀切断马达两边的油路，使马达失去供驱动的油 源，从而失去驱动力，同时，使马达回油一侧的油无路可走，这 样马达不能再转动，起到刹车的作用。这个回路理论上很简单， 但实际应用上复杂得多，不经过完善往往不能满足实际要求。 原因是回转体从旋转状态到静止状态不是瞬间完成的，要伴随 着能量的变化体现到马达刹车油路上，必然有回转动能转变 为液压能量释放，马达由能量的提供着变为吸收者
3、，即刹车时 马达变为泵，从原驱动侧吸油向马达另一侧排油，产生与原驱 动扭矩相反的扭矩，问题由此产生：马达封闭的油路- - N 很快 产生吸空、无油可吸；另一侧油无处可排、产生很高的压力，即 超压。这个压力可以超过马达的许可压力的几倍而使马达损坏。 马达驱动回路超压的产生如图3 ： 吸空超压 图3 马达驱动回路超压的产生 3 4l 奏骐咝匿目中国桩工机械行业专刊 旋挖钻机的回转功能有利用马达起刹车作用的设计。如果 不解决超压的问题，会有马达损坏的可能；或解决不好，有马 达异响、马达寿命缩短的毛病。 旋挖钻机主卷扬超速的产生 旋挖钻机主卷扬提升钻杆，有使钻杆快速下降接近工作点、 然后快速停止的工况
4、，主卷扬由液压马达驱动，在刹车时，控 制马达的控制阀关闭，封闭马达两端的油路，此时如同回转马 达一样有超压产生，但发生吸空产生超速( 也称失速) 的问题 更严重地发生，如图4 ： 此时的载荷与回转不同。钻杆重量始终保持对主卷扬的拉 力，一旦主卷扬在刹车时马达油路内产生吸空，马达制动失去 抗衡钻杆的重量负载，就会产生加速度。钻杆下降的速度越来 越快，最后失去控制，钻杆直至跌至地面。严重时摔坏钻具。造 成损失。主卷扬超速如图4 。 下降口吸空 图4 主卷扬的超速 钻杆 I I 加速方向 l 旋挖钻机回转马达超压的解决 旋挖钻机上车回转惯量非常大。马达刹车后，要经过一定 的角位移才能停止下来，这就意
5、味着马达当作泵泵油功能的时 问更长一些，如果马达泵出的油不找到排放的途径，就会使管 路压力很高。直至超压爆管。为了解决这个问题，可以在马达 管路上加溢流阀，由于回转是双向的。溢流阀就要考虑加两个。 在实际应用时，为了平稳刹车。解决旋挖钻机超压的溢流阀的 压力设置比较低，如1 3 M p a ，而马达的启动压力往往超过这个 压力，如2 3 M p a ，两者产生矛盾，专业厂家为了解决这个矛盾。 专门设计了马达回转阀，使马达每次启动时具有2 3 M p a 。同时 分出的控制油使马达另一侧溢流阀的压力减去1 0 M p a ，即使在 控制阀关闭时，由于中位机能封闭油路。这个控制压力不消失。 继续使
6、另一侧的溢流保持在1 3 M p a ，同时加入的两个单向阀共 同进E lS 解决吸空补油，补油压力3 5 b a r ，补油流量根据回转 马达排量大小来确定，如排量5 6 的马达，补油3 0 5 0 L m i n ， 马达刹车吸空超压原理如图5 ： 中国桩工机械行业专刊籀五趔g 圈I3 5 图5 马达刹车吸空超压解决原理 旋挖钻机主卷扬马达超速的解决 我们先分析为什么吸空会产生失速，前面我们说到利用封 闭马达油路产生制动作用，马达变成泵工作产生反力矩，我们 又知道，泵必须泵出压力油才产生功率消耗，如果泵没有油可 吸就失去了泵的作用。所以吸空的马达不能变成泵，也就没有 产生反力矩消耗下降速度
7、产生的动能，以及平衡钻杆的重力。 造成失速。因此解决马达下降1 ：3 吸空的问题，就解决了马达的 失速问题。通常为了封闭马达油路，平衡重量负载，会在马达 的提升口加平衡阀，下降口通过控制阀的中位接通系统回油油 路，作为补油1 ：3 的进1 3 。回油回油箱前串联一个背压阀，当下 降发生吸空时，给下降口一个补油压力，以保证补油量。旋挖 钻机卷扬马达油路如图6 ： 下降口 换 主卷扬马达 弋厂 _ 岛而F 匾 L 二 图6 旋挖钻机卷扬马达油路 提升口 平衡阀 设计中应注意的问题 超压超速同时发生。必须采用全解决方案。旋挖的回转、主 卷扬的下降，都同时发生吸空和超压的现象，图5 、图6 都具有 吸空补油，超压溢流的功能。 使用不同解决方案。控制阀中位机能的选择不同。例如，图 6 如采用图5 的换向阀，平衡阀将失去作用。图5 如采用图6 的 换向阀不能起到刹车的作用。 由于马达不可避免出现运动副的泄露。不得仅用马达保持 吊载。 由于马达提供的刹车扭矩有限，不得仅用马达作诸如旋挖 等重型设备上的回转、行走、卷扬等功能的刹车。国 ( 作者单位：湖南山河智能机械股份有限公司)
