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一种张紧装置液压系统的设计
朱育林
（空军第一航空学院基础部,河南 信阳 464000）
摘 要：本文在研究传统张紧装置的基础上,设计了一种新型张紧液压系统,并深入论述了该系统的工作原理及工作时的注意事项,实践检验此系统安全稳定,工作效率高,为企业生产节约了大量成本.
关键词：张紧装置；液压系统；单向阀；皮带机
中图分类号：TH222 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.11.066
张紧装置是皮带机运输系统不可缺少的组成部分,其作用是使皮带产生一定的张紧力,以满足静态启动和动态运行要求.可伸缩皮带机的张紧装置通常采用绞车——液压缸张紧装置,结构布置原理见图1,其中绞车2用于预张紧,满足静启要求,张紧液压缸4和蓄能器5用以保持张力、满足皮带机正常运行要求[1].
由于静摩擦力的存在,故皮带机启动时所需克服的静摩擦力为最大负载阻力,或启动时皮带的负载张力最大.启动后经过短暂过渡进入到正常运行阶段,这时皮带的张力迅速降低,由于各种不确定阻力和工况的变化,张力在一定范围内波动,通常认为波动符合正弦规律（见图2）.
1 液压系统设计
图3为大波幅张力控制液压系统原理图,其基本原则是：当正常运行的皮带机的张力下降到临界打滑张力FC时（控制相应压力为PC）,液压系统立即供液并达到静启动张力.这种设计方案虽然在理论上不是很先进,但系统设计简单,成本较低,对厂家的销售有利[2-3].
该液压系统工作原理如下：启动电动机4和液压泵3,使手动换向阀9处右工位,张紧液压缸16活塞杆外伸,并处完全伸出状态；再启动张紧绞车进行张紧,当钢丝绳上额定张力Fm达到皮带机张紧要求时,将张紧绞车锁紧,这时先导式溢流阀8处溢流状态；使手动换向阀9处左位,液压泵3输出的部分压力油液经单向阀6、精滤油器7、手动换向阀9、双向液控单向阀（液压锁）向蓄能器13供液以储存液压能.同时经双液控单向节流阀14的右侧单向阀向张紧液压缸16有杆腔供液,液压力与张紧绞车的输出拉力相平衡（pmA2等于2Fm）,这时压力继电器12发出控制信号1DT通电,使先导式溢流阀8的控制阀处上工位,液压泵3卸载,双液控单向阀10将张紧液压缸16锁死,蓄能器13保持控制压力,这时皮带机满足静启动要求.在皮带机正常运行时,张紧液压缸有杆腔的压力变化主要由皮带机运行工况的变化而引起；对于使用非金属密封件（如O形圈等）的液压缸,其容积效率ηcv≈100%,几乎不存在泄漏.当某种因素使活动小车对皮带机的拉（张）力瞬间变小时,蓄能器13释放高压油液,张紧液压缸活塞杆向内退回,使活动小车对皮带机张力有所增大；反之,如果某种因素使皮带活塞小车的张（拉）力变大,则张紧液压缸的活塞杆外伸,向蓄能器充液（储存液压能）.在这种反复交替的过程中,由于油液内部与约束边界的相互摩擦,蓄能器13内部储存的液压能呈下降趋势.当这种能量达到皮带机打滑边界条件时,压力继电器12发出控制信号,使先导溢流阀8的二位二通电磁控制阀的1DT断电、液压泵3重新向蓄能器13供液,如此不止.需要说明的是,用二位二通电磁阀以普通并联方式（见图4）代替图3中的先导式溢流阀时,虽然可以节省资金,但是油路板的设计比较复杂.另外,压力继电器12也可对电动机4的停转和启动进行控制,以使系统卸载.采用何种卸载方式设计者可据个人经验确定[4].
2 注意事项
1）在液压泵向蓄能器充液或液压泵卸载时,三位四通手动换向阀9（见图3）始终处于左工位,因而采用了机械定位锁紧方式.如果想提高自动化控制程度,可将手动控制方式改为电磁控制方式,即将三位四通手动换向阀更换成相应的电磁换向阀.由于使用双液压锁10对张紧液压缸16进行锁紧,应选用相应的H型换向阀.这样,当换向阀处于中位时,液压泵可立即卸载.但是如果采用M型三位四通换向阀和双液控单向阀,当前者处于中位时,尽管液压泵可立即卸载,但并不能立即锁紧液压缸.原因在于M型换向阀处于中位时,高压侧的液控单向阀前后均为高压,需要一个往复过程稳定下来后,才能锁紧液压缸.
2）副溢流阀11的主要作用：一是当活塞小车对张紧液压缸的作用力突然变大时,高压油液可经过该阀溢流以保障系统安全；二是当皮带机所需张紧力小于张紧绞车的额定输出拉力时,可调节皮带机所需的张紧力.其方法是将副溢流阀的溢流压力调到适当值,先使张紧液压缸的活塞杆向内缩回一段距离并将液压缸锁紧,启动张紧绞车使张紧液压缸活塞杆外伸,向蓄能器充液,多余油液经副溢流阀溢流回油箱.当活塞杆外伸到位后,将张紧绞车锁死.当然,如果皮带机所需张紧力较小,而张紧绞车额定输出张紧力较大时,可以满足皮带机的静启动要求,但过大的静启动张紧力会使皮带磨损加剧,使启动功率消耗过大.
3）单向节流阀14设置目的是防止松弛皮带机时,以防止松弛速度过快而引发事故.
4）为保证控制信号的可靠发生,可设置两个压力继电器,以保证控制信号的可靠性.
5）在液压泵的进出液口,可分别安装一个粗滤油器和精滤油器,或仅设置一个粗滤油器或精滤油器.当液压泵站采用顶置布局时,粗滤油器通常安装在油箱内部,但这样油箱设计复杂,使得滤油器检修和更换不便.如果采用外置方式,使用一个外置精滤油器即可满足要求.
3 结论
目前,设计的张紧液压系统已经投入使用,经实践检验系统稳定,安全可靠,工作效率高,为企业带来了巨大利润.
液压系统论文范文结:
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