回油限流裝置的設計與在液壓鉆臂中的應用

張萊慶，程 林

(欒川龍宇鉬業(yè)有限公司， 河南 洛陽市 471500)

0 前 言

隨著大型設備在露天礦山的陸續(xù)應用，不但大大提高了工作效率，而且還節(jié)省了大量人力﹑物力。露天礦應用的大型穿孔設備大都以液壓控制鉆臂起落，在起落過程中不可避免出現大臂反復后沖現象，極易造成大臂斷裂，進而造成設備及人身事故。通過現場反復觀察和分析，認為大臂的反復后沖是因為大臂俯仰油缸回油路失壓，鉆架上部大量部件的重力通過杠桿原理作用于油缸活塞產生巨大推力，加上進油量小不能及時填充空間，導致活塞后部產生負壓形成真空狀態(tài)所致。為解決此問題，需要尋找或制做一種限流裝置。經過半年多的現場觀察和理論分析，設計了一種限流裝置， 2011年7月用此裝置在CS165鉆機大臂上做回油限流實驗，實驗獲得了成功，能夠保證大臂勻速下落，基本解決了大臂反復后沖現象。

1 回油限流裝置特點

回流限流裝置是結合回流閥和限流閥的特點而研制的一種限流裝置，它能夠在對回油進行保壓以防止回油管路開啟時液壓缸活塞下部突然失壓的同時，通過對回油流量限流來控制液壓缸活塞后退速度，繼而控制鉆架下行速度?；亓飨蘖餮b置制作簡單，可達到保壓的目的。

2 回油限流裝置的設計

2.1 問題分析

當起落鉆臂時，由于進油和回油管路(包括雙向電磁閥和液壓鎖)同時開啟，俯仰液壓缸內活塞下部儲存的高壓被釋放，鉆架頂部的超重量產生巨大壓力導致活塞快速下行，由于進油不能及時填充活塞推開的空間，最終在活塞后部(相對于運動方向而言)產生負壓形成真空狀態(tài)，活塞快速下行導致鉆架急速下落，由于慣性作用，鉆架重力將作用于活塞產生極大壓力(推力)后被彈回，最終在推力和阻力相抵消的狀態(tài)下停止，這是第一個沖擊過程；隨著液壓泵緩慢泵油(進油)將活塞后部真空區(qū)域填實，接著推動活塞在克服了摩擦等阻力之后向前移動，鉆架在慣性等相關因素下再次下沖反彈。鉆架反復下沖反彈的幅度越來越大，造成惡性循環(huán)，直到鉆架完全落下為止。在反復反彈中形成的巨大力量，增大了液壓管路及配件的磨損，對設備造成嚴重的安全隱患。

2.2 回油限流裝置結構及原理

在回油路上增設限流裝置可有效避免鉆架起落時反復下沖的情況。鑒于鉆架升起到重心靠前時同樣存在下沖的問題，徹底解決此問題需在液壓缸做升起和降落兩個動作時都對其采用只限回油、不限進油量的方案，為此，設計了一個雙向回流限流裝置，可達到限回油量的目的，如圖1所示：

圖1 回流限流裝置的設計

由圖1可見，此裝置可以限制回油量，有效降低油缸活塞及鉆架下行速度；限流將增大回油阻力，等于是在活塞下部形成了新的反向作用力(即背壓)，背壓大小和限制流量(進回油量之差)成反比，限流后與液壓缸活塞下行阻力變成3種，即背壓、大氣壓力和摩擦力之和，可使大型液壓設備在一定程度上避免大臂起落過程中的反復后沖，大大降低設備損耗，在提高安全系數的同時，可創(chuàng)造一定的經濟效益，其結構如圖2所示。

圖2 回流限流裝置的結構原理

我公司在用CS165潛孔鉆機5臺，2011年7月在1臺CS165鉆機大臂上用回油限流裝置進行回油限流實驗，實驗獲得了成功，解決了大臂反復后沖現象，達到大臂勻速下落的效果?，F5臺CS165潛孔鉆機均已改造完畢，實施后效果良好，取得了很好的安全效益。

3 結 論

通過和設備廠家溝通以及網絡和社會其他渠道調查，發(fā)現各行業(yè)的液壓設備都不同程度的存在上述類似的問題，目前還沒有一套完整有效的解決方案。本文所介紹的回油限流裝置具有一定的推廣應用價值。

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