船舶A型架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：本文主要研究船舶A型架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)正確匹配液控單向閥、平衡閥、單向節(jié)流閥，以及油缸的正確

設(shè)計(jì)，解決A型架油缸運(yùn)行過(guò)程中的不同步、調(diào)速、抖動(dòng)及負(fù)負(fù)載問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：船舶 A型架 液壓系統(tǒng) 平衡閥 油缸

A型架是由兩根直立和一根水平的桿件構(gòu)成并可繞其根部轉(zhuǎn)動(dòng)，外形似 A 字母的框形結(jié)構(gòu)。吊架可借液壓油缸或其他機(jī)械裝置將懸掛于其上的調(diào)查儀器、裝備倒出船外或翻進(jìn)船內(nèi)。在工程船舶和散貨輪上，A型架的應(yīng)用已非常廣泛，其中比較常用的是用兩只液壓油缸來(lái)驅(qū)動(dòng)，要求剛性同步，克服負(fù)負(fù)載，還要求速度是可調(diào)的。我們?cè)诠こ添?xiàng)目中經(jīng)常碰到由于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理，導(dǎo)致兩只油缸不同步，抖動(dòng)嚴(yán)重的問(wèn)題。歸納總結(jié)如下：

安裝平衡閥

用兩個(gè)FD型平衡閥去強(qiáng)制同步兩個(gè)缸（見(jiàn)圖1），盡管它們的X油口控制壓力都取自同一處，但也不可能在每個(gè)缸中保持相同的同步壓力，如果按此設(shè)計(jì)，極有可能造成一只平衡閥已打開，一只平衡閥還未打開，引起油缸嚴(yán)重抖動(dòng)。此時(shí)，應(yīng)該在每個(gè)缸上各裝一只外泄式的液控單向閥，而FD型平衡閥則應(yīng)裝在兩個(gè)液壓缸的公用管路中（見(jiàn)圖2）。

安裝有兩個(gè)液控單向閥（液壓鎖），加上一只平衡閥

此時(shí)液壓鎖應(yīng)該采用帶外泄口的閥（見(jiàn)圖2），而不能采用帶內(nèi)泄的閥（見(jiàn)圖3），此時(shí)平衡閥會(huì)產(chǎn)生背壓，如果采用帶內(nèi)泄的液控單向閥，液控單向閥會(huì)做重復(fù)的開閉動(dòng)作，造成液壓缸抖動(dòng)。

同步性及調(diào)速方法

由于兩只油缸是剛性同步，理論上是不需要設(shè)置同步閥或集流分流閥來(lái)調(diào)節(jié)同步，只需要在油缸的公共進(jìn)油管采用進(jìn)口節(jié)流（見(jiàn)圖4）。

克服負(fù)負(fù)載

當(dāng)油缸翻轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)負(fù)載，這種工況下可將圖4中進(jìn)口節(jié)流改為出口節(jié)流，可在一定程度上解決負(fù)負(fù)載問(wèn)題，但當(dāng)油缸翻轉(zhuǎn)到接近90°時(shí)會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)；采用出口節(jié)流在重載下還可能出現(xiàn)嘯叫，油缸增壓，發(fā)熱嚴(yán)重等問(wèn)題。建議在公共油路的另外一邊增設(shè)平衡閥（見(jiàn)圖5 ），還是采用進(jìn)口節(jié)流以調(diào)速

油缸的設(shè)計(jì)與選型

根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求選擇油缸類型，該油缸用于起重機(jī)械，且用于船舶行業(yè)，所以選用工程液壓缸；根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求選著油缸的安裝方式，該油缸兩端均采用為耳環(huán)連接。

根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確定油缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如油缸的推力、速度、作用時(shí)間、內(nèi)徑、行程及活塞桿直徑等。見(jiàn)油圖受力分析圖（見(jiàn)圖6）

如圖6所示，圖中BD為油缸，B為油缸缸蓋端鉸接點(diǎn)，D為油缸桿端鉸接點(diǎn)，重物與A型架幾何重心為E，AE繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，而油缸受力F始終沿著油缸方向，因此，利用力矩平衡定律可得知：F×AH=G×AF，因此可計(jì)算出油缸的受力F。根據(jù)工況可知當(dāng)A型架傾斜角度越大油缸受力越大，即∠b越小受力越大大，且∠b約為90°時(shí)油缸受力幾乎為0且開始出現(xiàn)負(fù)負(fù)載，所以取∠b最小時(shí)油缸位置計(jì)算油缸的受力F。因此可知算出油缸的設(shè)計(jì)壓力P=F/A pa；根據(jù)油缸行程和作用時(shí)間計(jì)算出油缸所需流量，因此可確定油缸缸徑和桿徑。綜上所述即可知道A型架液壓系統(tǒng)的額定壓力和流量。