剪式舉升機(jī)自動調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計_李國慧

1、2015年4月第43卷第8期機(jī)床與液壓MACHINE TOOL HYDAULICS Apr.2015Vol.43No.8DOI :103969/j.issn.10013881.2015.08.033 收稿日期:20140304作者簡介:李國慧(1976,男,碩士,講師,主要研究方向是機(jī)械制造設(shè)計及其自動化。E mail :1976liguohui 。剪式舉升機(jī)自動調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計李國慧,桂玉濤(南陽理工學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院,河南南陽473004摘要:針對某舉升機(jī)調(diào)平回路操作困難、費(fèi)時費(fèi)力等問題,對調(diào)平回路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計,利用一個三位四通換向閥代替原系統(tǒng)中的兩個手動補(bǔ)油截止閥,并借助原系統(tǒng)中的限位開

2、關(guān),通過開關(guān)觸發(fā)信號的有序傳遞,實現(xiàn)了調(diào)平一鍵式完成,減小了勞動強(qiáng)度和誤操作,提高了設(shè)備的使用壽命。關(guān)鍵詞:舉升機(jī);自動調(diào)平系統(tǒng);同步性;液壓系統(tǒng)中圖分類號:TH137文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號: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近年來隨著我國汽車業(yè)的蓬勃發(fā)展,

5、汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展,汽車舉升機(jī)作為現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。尤其剪式舉升機(jī)占到最近幾年所有新銷售的舉升機(jī)的一半。這種設(shè)計之所以很流行,主要由于這種舉升機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、同步性好、節(jié)省土地面積、安裝快捷、可調(diào)性好等優(yōu)點(diǎn)。同步性是維修工人的生命安全和汽車安全的一重要技術(shù)保證。某品牌剪式舉升機(jī)同步性是用串聯(lián)液壓缸回路實現(xiàn)的。串聯(lián)液壓缸回路理論上只要油缸的設(shè)計和制造精度達(dá)到要求,液壓油無泄漏,回路足以保證兩舉升臂的同步上升和下降。但是,首先,由于液壓缸存在一定的制造誤差,二個液壓缸不可能完全一樣;其次,兩油缸液壓油存在自然耗損;第三,由于泄漏不可避免,例如兩油缸之間

6、的管路聯(lián)結(jié)處、油缸和活塞之間等都會產(chǎn)生一定的泄漏,而且隨著油缸工作壓力增加、使用時間延長,泄漏就會越嚴(yán)重。鑒于以上原因,兩活塞必會產(chǎn)生矢量位移誤差。隨著時間的推移,位移誤差不斷累計。當(dāng)累計誤差超出兩舉升臂允許的高度,同步性就會失真。這種同步誤差,隨著加工水平的提高,制造誤差可以忽略不計;誤差主要是由液壓油泄漏和自然耗損引起的。為了使兩舉升臂能夠長時間同步運(yùn)行,必須消除這種同步誤差,即引入補(bǔ)油系統(tǒng)。1系統(tǒng)存在問題及分析如圖1為某舉升機(jī)液壓原理圖。圖1原液壓系統(tǒng)原理圖其補(bǔ)油原理是根據(jù)補(bǔ)油需要,打開補(bǔ)油截止閥21、22,油通過油泵3,溢流閥4,單向閥5,補(bǔ)油截止閥21、22,進(jìn)入主機(jī)(子機(jī)子液壓缸1

7、3(18,使得主機(jī)(子機(jī)子液壓缸13(18上升到與主機(jī)(子機(jī)主液壓缸9(15等高位置,而后結(jié)束補(bǔ)油,手動關(guān)閉補(bǔ)油截止閥21、22,進(jìn)入正常工作狀態(tài)。具體主機(jī)補(bǔ)油過程即同步調(diào)平過程如下(子機(jī)同理調(diào)整:斷開光電平衡檢測開關(guān),工作開關(guān)按鈕置調(diào)整位置;選擇主機(jī),將主機(jī)升到500mm;打開控制柜,手動打開補(bǔ)油截止閥21;按“上升”按鈕,將子機(jī)升到與主機(jī)平臺等高位置;手動關(guān)閉補(bǔ)油截止閥21,打開光電平衡檢測開關(guān),工作開關(guān)按鈕置正常工作位置,以使舉升機(jī)處于正常工作狀態(tài)。此補(bǔ)油過程有如下問題:(1用鑰匙打開控制柜進(jìn)行手動開關(guān)補(bǔ)油截止閥操作,造成一定的人力、時間的浪費(fèi);(2在手動時,由于空間小,操作人員易誤操作

8、,造成不必要的設(shè)備損壞;(3實際操作過程中,發(fā)現(xiàn)主機(jī)主液壓缸9和主機(jī)子液壓缸13同時運(yùn)行,只是運(yùn)動速度不同,由于主機(jī)主工作平臺9和子機(jī)子工作平臺13相距有一段的距離,根據(jù)升高500mm的要求,很難掌握調(diào)平。問題分析:補(bǔ)油過程中,當(dāng)打開補(bǔ)油截止閥、按“上升”按鈕時,主機(jī)工作電磁閥7也打開,使得一部分油經(jīng)過主機(jī)工作電磁閥7和防爆閥8,進(jìn)入主機(jī)主液壓缸9,因此主機(jī)主液壓缸9和主機(jī)子液壓缸同時運(yùn)行,只是運(yùn)動速度不同,造成調(diào)平困難;而且,由于補(bǔ)油截止閥的操作以及工作臺的找平都是靠人工完成,非自動化、智能化,因此產(chǎn)生一系列問題如誤操作、找平困難等。2系統(tǒng)改進(jìn)由于在舉升機(jī)工作過程中,主機(jī)主液壓缸、子機(jī)主液壓

9、缸時刻和油泵系統(tǒng)相連接,因此不平衡主要是主機(jī)子液壓缸和主機(jī)主液壓缸之間以及子機(jī)子液壓缸和子機(jī)主液壓缸之間油品的自然損耗和泄漏造成的,實際表現(xiàn)是主機(jī)子液壓缸、子機(jī)子液壓缸的工作臺低于主機(jī)主液壓缸、子機(jī)主液壓缸的工作臺。鑒于此,針對系統(tǒng)存在的問題,對原液壓補(bǔ)油系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),用一個三位四通換向閥代替原系統(tǒng)中的兩個手動補(bǔ)油截止閥,借助原系統(tǒng)中的上限位開關(guān),再增加一個調(diào)平按鈕,使得補(bǔ)油過程一鍵式自動完成,提高效率、減小勞動強(qiáng)度、減小誤操作,提高設(shè)備的使用壽命。改進(jìn)后液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示 。圖2改進(jìn)后液壓系統(tǒng)原理圖主機(jī)補(bǔ)油原理是:根據(jù)補(bǔ)油需要打開操作面板上的補(bǔ)油按鈕,液壓油首先經(jīng)過油泵3、溢流閥4、單

10、向閥5、主機(jī)工作電磁閥6和防爆閥7,進(jìn)入主機(jī)主液壓缸8,使得主機(jī)主液壓缸上升,當(dāng)主機(jī)主缸工作平臺升到最高位置,觸到上升限位開關(guān)9;此時主機(jī)子液壓缸工作平臺沒有到最高位置,沒有接觸上升限位開關(guān)10;上升限位開關(guān)9觸發(fā),產(chǎn)生觸發(fā)信號傳給主機(jī)工作電磁閥7,使得電磁閥7斷開,此路系統(tǒng)斷開,主機(jī)主工作臺處于最高限位位置;同時上升限位開關(guān)9產(chǎn)生觸發(fā)信號傳給三位四通閥20,YA2通電打開補(bǔ)油液壓回路,液壓油經(jīng)過油泵3、溢流閥4、單向閥5、三位四通閥20左路,主機(jī)子工作臺上升,當(dāng)接觸到上限位開關(guān)10時,產(chǎn)生觸發(fā)信號傳給三位四通閥20YA2斷電,補(bǔ)油液壓回路斷開,此時三位四通閥20處于中位,同時觸發(fā)信號傳給報警

11、燈報警表示已經(jīng)調(diào)平,補(bǔ)油結(jié)束,進(jìn)入正常工作狀態(tài)(子機(jī)同理。具體主機(jī)補(bǔ)油步驟:斷開光電平衡檢測開關(guān),工作開關(guān)按鈕置調(diào)整位置;選擇主機(jī),按住調(diào)平按鈕,直到報警燈報警;打開光電平衡檢測開關(guān),工作開關(guān)按鈕置正常工作位置,以使舉升機(jī)處于正常工作狀態(tài)。3結(jié)束語改進(jìn)后系統(tǒng)利用一個三位四通換向閥代替原系統(tǒng)中的兩個手動補(bǔ)油截止閥,借助原系統(tǒng)中的上限位開關(guān),通過開關(guān)觸發(fā)信號的順序傳遞,使補(bǔ)油過程中的平臺運(yùn)動順序進(jìn)行,調(diào)平過程更加簡單;同時借用原安裝的上限位開關(guān),自動到位調(diào)平,減小了調(diào)平過程人力的浪費(fèi),實現(xiàn)了調(diào)平一鍵式完成,減小了誤操作(下轉(zhuǎn)第115頁·001·機(jī)床與液壓第43卷定時間為1.2s

12、 ,大于前者,并且在過渡到穩(wěn)壓狀態(tài)過程中出現(xiàn)了較大幅度的壓降。此外,兩個系統(tǒng)的離合器分離過程所需時間均小于0.1s ,滿足離合器分離控制要求。由以上分析可知,選用二位三通閥作為主閥更為合適,換擋離合器油壓控制系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。同時,文中還探究了在系統(tǒng)不設(shè)置高速開關(guān)閥與離合器油路之間的小節(jié)流閥的情況下,離合器油壓控制系統(tǒng)的性能。經(jīng)仿真得到去除小節(jié)流閥后的系統(tǒng)換擋油壓曲線,如圖7所示 。圖7無節(jié)流閥時的換擋油壓曲線結(jié)合圖6(a 和圖7可以看出:若無小流量節(jié)流閥,油壓曲線在離合器結(jié)合過程和穩(wěn)定過程中變化不大,而在離合器分離過程中,無節(jié)流閥的油壓控制系統(tǒng)壓降為零的時間需要1.3s 。通過前文分析可知

13、,這是由于換擋液壓缸是隨著離合器一起高速運(yùn)動,離心力使一些油液貼在液壓缸的內(nèi)壁上,因此導(dǎo)致壓降緩慢。通過仿真可以發(fā)現(xiàn):為了防止這種現(xiàn)象造成離合器分離不完全,應(yīng)設(shè)置小節(jié)流閥,且節(jié)流閥的位置需保證在離合器結(jié)合階段不溢油,在離合器分離階段起到溢流的作用。5結(jié)論(1在分析不同電液控制閥性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出采用基于高速開關(guān)閥的離合器油壓控制系統(tǒng),分析了系統(tǒng)的工作原理和工作過程。(2分別建立了基于二位二通式高速開關(guān)閥和二位三通式高速開關(guān)閥的油壓控制系統(tǒng)模型,通過AMESim 進(jìn)行了系統(tǒng)控制性能的仿真。仿真結(jié)果表明:二位三通式高速開關(guān)閥性能更為優(yōu)越;此外,在高速開關(guān)閥與離合器油路之間應(yīng)設(shè)置小節(jié)流閥。參考文

14、獻(xiàn):1CHO Back-Hyun ,OH Jong-Sun ,LEEN Won-HiModelingof Pulse Width Modulation Pressure Control System for Au-tomatic Transmission SAE Paper ,20020112572林峰,劉影,陳漫電液比例閥在車輛換擋離合器中的應(yīng)用J 兵工學(xué)報,2006,27(5:7847873楊樹軍,胡紀(jì)濱,荊崇波濕式離合器充油過程動態(tài)特性研究J 機(jī)床與液壓,2005(11:81844何謙基于高速開關(guān)閥的液壓同步控制系統(tǒng)設(shè)計與研究D 長沙:湖南師范大學(xué),20085王偉偉,宋健,李亮,等高速開

15、關(guān)閥在高頻PWM 控制下的比例功能J 清華大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,51(5:7157196金英,潘再平脈寬調(diào)制控制方法研究J 科技通報,2005,21(1:30337成大先機(jī)械設(shè)計手冊:單行本:液壓傳動M 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20038付永領(lǐng),祁曉野AMESim 系統(tǒng)建模和仿真M 北京:北京航空航天大學(xué)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頁點(diǎn)。該方案采用的復(fù)合調(diào)速方式能有效避免單一調(diào)速方式的缺點(diǎn),更能將二者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。變頻器與普通電機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)動力源,可以方便地控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,即調(diào)節(jié)液壓泵輸出流量,能有效減少系統(tǒng)節(jié)流損失和溢流損失。比例調(diào)速閥和比例溢流閥的采用能克服單純使用變頻調(diào)速方式控制精度低和低速特性差的缺點(diǎn),尤其在微流量和小壓力輸出的情況下,能快速精確地控制系統(tǒng)輸出流量和壓力。經(jīng)過對比分析,可以看出:方案一不適合文中設(shè)計需要,而控制精度高、功率損失小和系統(tǒng)響應(yīng)快的方案二更適合設(shè)計需要。所以,將選擇方案二作為小型機(jī)液壓保障拖車液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案。4結(jié)論采用閥控調(diào)速與變頻調(diào)速的復(fù)合調(diào)速方式設(shè)計的液壓系統(tǒng),大大提高地面液壓保障的工作效率,能夠滿足小型機(jī)的液壓保障需求。(上接第100頁的發(fā)生,避免了對設(shè)備無謂的損害?？傊倪M(jìn)后系統(tǒng)在實踐中運(yùn)作良好。參考文獻(xiàn):1衛(wèi)國愛,許平勇,亓迎川,等基于PLC 的液壓調(diào)