关于大型液压升降平台设计中的几个问题

关于大型液压升降平台设计中的几个问题

佟河亭1,陈维早2

Several Design Problems of Large 2scale Hydraulic Lift Platform

TON G He 2ting 1,CHEN Wei 2zao 2

(1.青岛大学机电工程学院,山东青岛　266071;2.青岛迅力科技有限公司,山东青岛　266071)

摘　要:该文对集装箱生产线、仓储设备中常用的大型液压升降平台的同步与缓冲的机械设计与液压控

制问题进行讨论,给出了几种常用的方案,最后结合实例应用进行了说明。

关键词:关键词:大型液压升降平台;机械同步;电液比例同步;压杆稳定

中图分类号:TH137　文献标识码:B 文章编号:100024858(2007)022*******

1　引言

在集装箱生产线上,仓储装备中常用到一些大型

液压升降平台,其工作台面长达几十米,起升高度最低为0.5m ,最高可达8m 以上,起重量在1～10t 左右,由于台面尺寸较大,多采用在台面两端分别安装2套剪式升降机构,如图1a 所示,因而要求在设计液压升降平台时必须解决好2个问题:一是2套升降机构的同步问题;二是由于工作载荷及架体自重在运动速度变化时引起的惯性冲击问题

。

a )

结构示意

b )液压控制回路

图1　两套剪式升降机构

2　设计分析与实例

根据升程及工作要求不同,一般可分为2种情况处理:

(1)当升程小、运动速度较慢,惯性负载不大时,往往对同步及工作冲击要求较低,多采用较简单的双泵及手动辅助控制同步回路。如某集装箱公司生产线

上用的液压升降平台,其工作台面尺寸为6500mm ×3200mm ,净升高度1000mm ,采用2套剪式升降机

构,其液压控制回路如图1b 所示。图1b 中:5为两剪式升降机构驱动缸;1、2为两相同参数的电机2泵组,3为升降支撑阀组,两电机同时启动,由于泵的名义排量相同,工作负载相差不大,所以两升降机构基本同步。影响同步精度因素有:①两电机及泵制造误差;②2套电机2泵组启动误差;③起升负载的变化。因为生产线上同一产品其负载基本相同,故情况③影响较小。对①、②情况可在安装调试中,通过调节两调速阀4可保持基本同步。若出现累积位置误差过大时可单独启动某一组泵或支撑阀的电磁阀来调整,据现场使用情况看,基本不需要人工单独调整。

　收稿日期:2006206227

　作者简介:佟河亭(1962—

),男,山东青岛人,副教授,学士,主要从事液压技术方面的科研和教学工作。

(2)当工作台面尺寸、升程大,运动速度较高时,则必须考虑解决由惯性负载引起的冲击载荷对工作机构的影响及2套剪式升降机构的同步精度问题。通常采用的方法有2种:一种是采用液压同步回路及防冲击(如用缓冲缸或蓄能器吸收冲击)回路,或采用电液比例阀控制解决两剪式升降机构同步及冲击问题,其油路如图2所示。该回路可按给定电控信号及位置检测反馈信号控制两剪式升降台同步平稳升降,运动特性较好,但系统较复杂,造价及维修水平较高。另一种方法是从结构上采取机械同步的方法,如图3a 、3b 所示。图3a 将两剪式升降机构两杆的A 和A ’、B 和B ’点固接在一起,构成一整体再用两液压缸

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5液压与气动2007年第2期

图2　

采用电液比例阀控制的液压系统

图3　机械同步方法

分别驱动(液压缸图中未画)。这种结构适于中等尺寸升降平台。对于大尺寸升降平台(如长度大于10m 的

平台),这种结构有时显得笨重,可考虑用连杆把升降机构移动杆上滚轮处连接在一起,实现机械同步,如图3b 所示。从运动和受力分析中不难看出,保持同步的

连杆在工作时可能受拉也可能受压。在连接两剪式升降机构的连杆运动方向上,若前面连接点动作快时,杆受拉,反之受压。当受压时,应考虑压杆稳定性问题。

一般因杆的细长比l/r k (l 为杆长,r k 为杆横截面积最小回转半径)大于临界值,故可选用欧拉公式。稳定临界力F 为:

F =

φ2π2EJ mim

l 2

=

π2EJ mim

l/

φ2

2

式中l 为杆实际长度,l/φ2为杆当量长度,当杆

两端铰接时末端系数φ2=1。一般由于工作台面尺寸

较大,造成连杆l 尺寸也较大,为提高临界力,应增大

J min 值或减小l/

φ2值,而增大J min 值会使杆截面尺

寸加大,结构笨重,故应尽量减小l/φ2值。为此,可采用连杆中间加支撑的结构形式如图4,即一端固定

另一端铰接方式

,这样可使其1/

φ2=0.7,且

l/

φ2

2

值大大缩小,提高了稳定临界力F 。

例如某仓储设备用的升降台,长×宽=1250mm ×2500mm ,升程6500mm ,台面上有活动小车,载重量为6t ,使用2个剪式升降机构,各由2个D ×S =

Φ140×1720的液压缸驱动,两升降机构移动杆的两端滚轮铰接处用连杆连在一起,连杆中间采用套筒支撑,套筒与台面刚性连接(即一端固定另一端铰接),两侧同步机构可藏于上平面之下如图4。其液压系统原理如图5所示:阀1控制平台下降速度;阀2是手动截

止阀,防止平台上升过程中出现停电或故障时能手动操纵使平台安全落下;阀4通电右位工作,

可进一步控制平台运动速度,减小液压缸运动到终位时的液压冲击,阀组7控制主液压泵8的工作压力和卸载。

图4　采用套筒固定,连杆铰接2个动杆滚轮处的同步机构

图5　采用套筒和连杆连接的同步回路液压系统

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52007年第2期液压与气动