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1、3、4号焦炉装煤车煤槽活动壁液压缸同步性研究陈 立 京煤化工厂二炼焦车间,目 录 0 引言 1 装煤装置的工作原理 2 原因分析 3 研究与措施 4 结束语,攀钢3、4号焦炉为2x62孔JND55-07型复热式捣固焦炉，其装煤车为右型捣固装煤车。自2009年投产以来，该装煤车的装煤装置部分故障频繁，严重影响了焦炉的正常生产。煤槽活动壁液压缸不同步是其一个典型的故障，对煤槽活动壁以及两侧桁架造成一定程度的损害。为此，本文对装煤车煤槽活动壁十液压缸不同步原因进行了分析，并提出一满足工作要求的新液压同步回路 。,0 引言,1 装煤装置的工作原理,装煤装置由煤槽内壁和外壁、煤槽前挡板和后挡板、后挡板锁
2、闭和后挡板卷扬、煤槽底板传动等装置组成。煤槽内壁和外壁都由活节螺栓与煤槽两侧桁架固定支柱相连，煤槽壁有十组液压缸通过正弦杠杆机构驱动，捣固煤饼时，正弦机构处于水平位置，具有自锁作用。煤饼捣固后，油缸下腔进油，油缸活塞向上伸出280mm，正弦机构将活动壁向后拖移40mm，煤饼脱离煤槽，由拖煤底板送入碳化室，装煤完成后，油缸上腔进油，油缸活塞收缩，正弦机构将活动壁拖到原位。装煤车工作过程中，就必须要求煤槽活动壁的十组液压缸在各位置上保持同步，使用过程中却发现十组油缸动作并非同步该液压系统并没有达到工作要求。,2 原因分析 装煤车煤槽活动壁的同步回路是采用单向节流阀的同步回路，如图1所示（图中只画出
3、3个液压缸），工作压力 P=7MPa，系统工作流量q=70/201L/min。,图1 原同步回路,2.1 十个单向节流阀很难调整到同流量 煤车煤槽活动壁液压同步系统采用了节流调速同步系统，其结构简单，造价低廉，调整方便，但单向节流阀的精度相当低，很难将十个单向节流阀调整到同流量，只能通过观察液压缸的动作情况，粗略的调整开口量。而且在一段时间的运行之后，由于流体对阀芯的磨损程度不同，造成原先调整的单向节流阀的节流口断面发生变化，其流量也发生相应变化，导致液压缸不同步。尤其在大流量的系统中，节流阀的细微变化就会引起系统流量的大幅度变化。仅靠调整流量阀的开口量来实现液压缸的同步工作，工作难度相当大，
4、而且同步精度很低。,2.2 受单向节流阀性能特点的影响节流阀的流量特性方程： Qv=KAPm 式中 K由节流口形状、流体特征、 流体性质等因素确定的系数， 由实验得出。 A节流口的通流面积 P节流口前后的压差 MPa m 节流口形状决定的指数， 0.5m1，,图2 单向节流阀,由公式可知，节流阀的稳定性与节流口形状、节流口压差等因素有关,稳定性差。其他条件一定的情况下，当各液压缸的负载不同时，节流口的前后压差就发生变化。由液压流体力学的中油液流经阀口时的流量公式 式中 Cq流量系数； At节流阀开口面积 mm2； 油液密度 kg/mm2； P节流阀的压力差 MPa; 上式中，当At调定后，At
5、、Cq、是不变的，压力差P的变化导致通过各个节流阀的流量发生相应的变化，从而引起液压缸不同步。,2.3 系统的泄漏 系统泄漏主要是液压缸的内泄漏，为了定性分析，其泄漏的形式可假设为通过偏心环状间隙的流量，其流量公式为 式中d 液压缸活塞直径 mm； h 缸内径与活塞的闻隙量 mm； 液压油的动力粘度 Pas； L活塞与缸体配合长度 mm； P1 缸两腔压力差 MPa； 相对偏心率 e 偏心量 mm； 从式中可以看出，不仅负载不同导致各缸压力差P1的不同，而且d、h 和e对各缸也有微差，油温的变化也会引起的变化，这些都会引起各缸泄漏量Q的不同，因此，若液压缸的密封条件变差，其泄漏量就会变大且不相
6、同,会使其同步精度进一步下降。,2.4 管路布置不合理 对于有15m多长的煤槽活动壁来说，均匀的安装10个液压缸，两端部的液压缸距离中部的主管道距离有7米多。在同样的条件下，管道越长，损失的能量就越大，即沿程损失。当这种压力损失与负载偏置叠加在一起，就将在管道内产生较大的压差，这种压差也会导致单向节流阀的流量发生变化，所以产生中间距主管道近的液压缸较两端的液压缸先动作的情况。,从理论上讲，只要十个油缸的活塞有效面积相同，输入流量也相同，它们之间应该做出同步运动。但是，煤槽活动壁液压同步回路除受以上因素的影响外，还因为负载的不均、摩擦阻力的不等、杆机构的制造、安装误差等都不可避免地会使液压缸间的
7、运动不同步，易造成液压缸运动阻滞、速度不平稳和液压缸、被传动件偏载加剧等现象，严重的甚至导致液压缸或被传动件过早地毁坏。综上说明采用单向节流阀的同步回路不能满足煤槽活动壁的使用要求。,3 研究与措施 液压同步马达又叫液压分流马达。液压同步马达是由加工精度较高、规格相同、性能参数基本相近的若干个液压马达组成。相近的性能参数和较高的加工精度，使得通过每一个液压马达的流量基本保持一致，由于液压缸的规格相同、性能参数相近、进排油量一致，从而实现速度同步。我们经常见到和使用的液压分流马达一般有两种结构类型：齿轮式和径向柱塞式。这两种结构形式都是属于高速类元件，在低速时容易产生爬行和内泄漏，排量精度都是在
8、一定的转速以上才能得到保证，因此它适用于大流量的系统中。一般来讲，径向柱塞式可以做得同步精度更高一些。,图4 新同步回路,如图4所示，一个十联的液压同步马达控制的新液压回路。溢流阀1相当于安全阀：是防止在液压缸出口由于压力放大现象而产生过高压力，由于此阀的设置，即使回路中有一只液压缸已经提前完成了整个行程，其它液压缸仍然可以继续上升，直至所有液压缸完成工作行程；单向阀2的作用：是保证同步马达的每腔分配室都能维持一定的压力，保证系统最小压力是非常重要的，当其中一只液压缸运动速度较快时，同步马达仍然在为其它速度稍慢的液压缸运行提供动力，这时，系统的最小压力就能保证速度稍快的液压缸不会发生吸空现象；
9、单向节流阀3的作用也非常重要，除了可以调节液压缸上升速度外，下降时也可以产生一定的背压。当液压缸下降时，同步马达的任务是收集液压缸的回油并保证流量的一致，这时阀3的作用是防止同步马达按照最快液压缸的速度运行而导致其它稍慢的液压缸没有及时跟上，当然当所有液压缸都以相同的速度运行时，同步马达仅仅起到一个收集器的作用。当液压缸回程存在负载时，阀3的作用就显得更为重要。,同步马达的加工精度固然很高，但不可能完全一样，每一个液压马达的排量肯定也不完全一样，最终导致油路上的总流量不一样。流量大的，总是流量大，即产生同步精度的累计误差。尤其是液压执行器的运动是在行程范围之内，这种累计误差就更大。由图4可以看
10、出，在液压同步马达内部的每一流油路上，均有一个溢流阀1和一个单向阀2组成的阀组，这个阀组就是消除位置不同步误差所设置的。如果出现一个液压缸较快的到达终点，那么先到终点液压缸的马达，被与其它马达相同的一根轴带动，继续供油，从而压力上升直至溢流阀1发生溢流，实现同步功能。同时单向阀2也可以向同步油路补油，这样多了溢流阀1溢流，少了单向阀2补油，就能实现液压缸的同步要求。由此可以看出，采用溢流阀和单向阀的同步马达控制回路可以消除每一步同步误差，这样当所有液压缸都完成自己的行程，就可以消除同步马达的累计误差。,此外，液压管路的合理布置和液压缸的密封也极为重要。所以，我们尽可能地将远近距离、弯管形式、管道的通径等管道配置成一样，所有液压缸的密封件也最好定期的更换。,4 结束语 基于对攀钢3、4号焦炉装煤车煤槽活动壁液压同步回路的深入研究，分析在实际应用过程中出现十液压缸不同步的原因。结合工程实际，提出采用同步马达对同步回路进行优化改进，能提高煤槽活动壁十液压缸动作的同步性，使装煤车装煤装置部分的工作性能大为改善。同时也为同步马达的正确使用提供了范例。,谢谢！,
