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单缸插销式伸缩臂的几个关键技术问题探讨
 
慧聪网   2005年3月29日13时52分   信息来源:徐州重型机械厂    

摘要:本文简要介绍了单缸插销式伸缩机构几个关键技术的构成和要点。
关键词:单缸插销式伸缩机构、自动伸缩、PLC控制

一、前言

    随着我国经济建设的迅速发展,市场对大吨位轮式起重机的需求日益增大。目前国内大吨位轮式起重机,基本依赖进口。为尽快抢占市场,发展民族工业,研究、开发大吨位轮式起重机已刻不容缓。

    伸缩臂作为轮式起重机的主要受力构件,其重量一般占整机的13~20%,而大型起重机占的比例则更大。因此,伸缩臂技术对大吨位轮式起重机在大幅度、高起升高度情况下的性能起到至关重要的影响,而伸缩臂的关键技术在于伸缩机构的型式。目前我国生产的汽车起重机以中、小吨位为主,普遍采用伸缩油缸加绳排的伸缩机构的型式,只是在细节上各具特点。该伸缩机构的特点是最末一、二节伸缩臂采用钢丝绳伸缩,其它伸缩臂用油缸伸缩,因而最末伸缩臂的截面变化较大,大大降低了起重机在大幅度下的起重性能。同时该型式在五节臂以上伸缩臂应用时难度较大。西方发达国家则主要生产50吨以上的中、大吨位轮式起重机,伸缩机构普遍采用单缸插销型式。该型式伸缩机构的采用大幅提高了起重机的起重性能。从Bauma China2004博览会上可以看出,椭圆型伸缩臂、单缸插销式伸缩机构、自动伸缩臂系统构成了以德国利勃海尔(IEBHERR)代表的西方先进伸缩臂技术的核心,代表当前世界最高水平,是轮式起重机伸缩臂技术的发展方向。目前国内仅徐工集团徐州重型机械厂一家推出QAY130、QAY160、QAY200三种吨位单缸插销式伸缩臂技术的全地面起重机,并获得成功。

二.几点关键技术

    单缸插销式伸缩臂技术是典型的机、电、液一体化系统,根据我们的一些粗浅认识和实践经验,现对伸缩臂中的几点关键技术浅述如下:

    1、单缸伸缩机构。

    以较典型的德国利勃海尔为例,作为伸缩臂伸缩的执行机构,主要由(见图一)1.伸缩缸、2.拔销机构、3.缸销等组成,为保证伸缩臂伸缩过程的安全性、可靠性,该机构采用内置式互锁系统即在伸缩油缸上装的弹簧驱动缸销销定伸缩臂后,才机械释放该节臂和其他节臂的连接。该方式确保某一节伸缩臂和伸缩油缸互相锁定后才能释放该节臂和其它节臂的联接。利勃海尔将拔销装置置于伸缩机构上方,其优点是结构简单,自锁性强,便于实现;格鲁夫(GROVE)、德马格(DEMAG)、多田野(TADANOFAUN)将拔销装置置于伸缩机构两侧,结构布置上比较困难,对加工、装配精度要求高,插拔销难度相对较大。缸销则都布置在伸缩机构的侧方。单缸伸缩机构要求动作灵活、可靠性高、响应速度快、互锁性好,否则,很难实现吊臂的可靠伸缩。

    2、自动伸缩的PLC控制系统。

    该系统主要由控制器、显示器、操作手柄、长度传感器、位置检测开关等电子元气件组成。之所以选用PLC控制技术,是因为传统的继电器控制已无法实现单缸伸缩机构复杂的逻辑控制要求,PLC控制较易实现复杂的逻辑控制、抗干扰能力强、适合移动式起重机恶劣的工作环境。当前国内对总线技术尤其是CAN总线的研究、应用较为关注,笔者根据实践经验认为能否实现吊臂的自动伸缩,关键在于能否消除吊臂在伸缩过程中震动和冲击的影响,实现长度和位置信号可靠的检测和传输。除控制器和显示器之间的通讯外,CAN总线技术不应是目前我们迫切需要采用的技术。此外自动伸缩技术的实现必须建立在大量实验的基础上,任何细节的忽略都将导致功败垂成。

    3、自动伸缩的液压系统。

    系统主要由控制伸缩油缸的液压回路和控制缸、臂销插拔的液压回路组成。控制伸缩油缸的液压回路既要有一定的速度又要有良好的微动性,这样才能保证吊臂的伸缩在较短的时间内完成,同时在插拔销时具有较好的平顺性和较小的冲击。根据伸缩油缸伸缩时载荷的不同可将回路压力设置为不同的级别,以便更好利用变量泵的功率。缸、臂销液压控制回路要有较快的响应速度和可靠的动作切换,控制回路压力设置恰当,在插、拔销的速度上寻求一个恰当的平衡点。这样PLC控制器输出的控制信号才能通过液压回路对伸缩机构进行精确、可靠、快速的自动控制。考虑到整个吊臂伸缩的安全性和可靠性,另外设计了一套应急操作系统,在自动伸缩系统出现故障时,利用应急操作系统可将吊臂安全缩回。

三、小结

    我们对上述关键技术进行了历时一年多的科研攻关,最终全部掌握并应用在我厂全地面系列起重机上,取得了良好的效果。下一步我们将进行更加深入的研究、探讨,进一步提高系统的安全性、可靠性、舒适性。

 
作者:陈卫东 徐小东 
 
 
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