一種建筑用液壓式升降機(jī)的設(shè)計(jì)

承德石油高等?？茖W(xué)校　　田野

一種建筑用液壓式升降機(jī)的設(shè)計(jì)

承德石油高等?？茖W(xué)校田野

本設(shè)計(jì)從實(shí)際需求出發(fā)設(shè)計(jì)了一種建筑用液壓式升降機(jī)，通過液壓油路及液壓元件作為控制系統(tǒng)，電機(jī)帶動(dòng)液壓泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源，行程開關(guān)作為定位元件來實(shí)現(xiàn)對吊籠位置的精確定位。為實(shí)現(xiàn)操作的自動(dòng)化要求，采用了PLC作為電器裝置的控制元件，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。同時(shí)為增加系統(tǒng)的安全性，在鋼絲繩末端加入防墜落裝置，加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。該裝置的制動(dòng)部分由制動(dòng)油缸拉動(dòng)帶式制動(dòng)器完成。

液壓升降機(jī)；液壓系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；可編程控制器

引言

建筑用液壓式升降機(jī)是一種用吊籠（或平臺(tái)、料斗等）垂直運(yùn)送人員或物料的提升機(jī)械，通常由導(dǎo)軌架、吊籠、外籠、傳動(dòng)裝置和安全裝置等組成，主要應(yīng)用于建筑工程的施工或維修。近年來，我國建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，建筑物高度逐步增高，為更高效地運(yùn)送施工用料、機(jī)具和作業(yè)人員，對升降機(jī)性能的要求也相應(yīng)提高，各種新型升降機(jī)不斷涌現(xiàn)。［1］

當(dāng)前的建筑用液壓式升降機(jī)的不足主要表現(xiàn)在：工作可靠性低；安全系數(shù)不高；定位精度不準(zhǔn)確；吊籠自重過大而影響額定起升載重量。但因成本低，占地面積小，使用廣泛。［2-5］為此，我們改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種機(jī)構(gòu)簡單、安全可靠、定位精準(zhǔn)的建筑用液壓式升降機(jī)。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該建筑用液壓式升降機(jī)總負(fù)載為1500 kg，吊籠升速為13.3 m/min，升降機(jī)機(jī)架總高為25 m，剛好與國內(nèi)中小城市六層樓建筑相對應(yīng)。該機(jī)械室外工作，只須用遮蓋液壓部分即可。該升降機(jī)主要包括液壓系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣裝置三大部分。工作原理如下：通過控制液壓油路進(jìn)而控制機(jī)械部分從而達(dá)到負(fù)載的運(yùn)送要求，通過液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的起落定位精確、系統(tǒng)安全和過載保護(hù)［3、4］。

1.1液壓系統(tǒng)

圖1　液壓系統(tǒng)組成圖

該建筑用液壓式升降機(jī)液壓系統(tǒng)［3-7］的組成如圖1所示。

作者介紹：田野，1989年出生，吉林四平人，助教，研究方向：機(jī)械制造技術(shù)實(shí)踐教學(xué)、研究和生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)工作。

液壓系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達(dá)、換向閥、溢流閥、輔助組件等組成。液壓泵是整個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，采用恒功率控制軸向柱塞泵，由JD2—51—4型異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)功率為52.7 KW。液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它將液壓泵提供的液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的機(jī)械能，采用徑向柱塞式，額定壓力為2.5 MPa，額定轉(zhuǎn)速為0.5～425 r/min。換向閥采用電液換向閥34DYM—B20H—2Z，流量為75 L/min，輔助實(shí)現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向，以及壓力卸載和順序動(dòng)作控制。通過調(diào)節(jié)液壓油路中溢流閥的使用壓力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護(hù)和安全保護(hù)。

（1）升降機(jī)上升。按下啟動(dòng)開關(guān)，液壓泵3工作，將液壓油液從油箱9中吸出，形成壓力油打入電液換向閥10。按上升開關(guān)，電液換向閥10左位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)過平衡閥11中的單向閥推動(dòng)液壓馬達(dá)12，帶動(dòng)卷筒卷起鋼絲繩，吊起負(fù)載，回油通過閥10和閥11中的溢流閥（低壓）回到油箱9。

（2）升降機(jī)停車卸載。負(fù)載被提升到預(yù)定位置時(shí)，機(jī)械安全保護(hù)裝置——YS型防墜器的支點(diǎn)觸動(dòng)行程開關(guān)，再經(jīng)電路將信號傳回動(dòng)力裝置的電液換向閥10，引發(fā)其左位斷點(diǎn)，中位接入。通過低壓的溢流閥泄荷，液壓馬達(dá)12停止轉(zhuǎn)動(dòng)，伴隨鋼絲繩以及吊籠停止運(yùn)動(dòng)，負(fù)載離開吊籠。

（3）升降機(jī)下降。卸載后，按下降開關(guān)，電液換向閥10右位接入系統(tǒng)，液壓油經(jīng)過液壓馬達(dá)12，通過平衡閥11中的溢流閥回到閥10，經(jīng)過低壓溢流閥回油箱9。馬達(dá)12反向旋轉(zhuǎn)，將吊籠返回地面。此時(shí)由于吊籠受重力的作用，受反負(fù)載。為避免馬達(dá)12旋轉(zhuǎn)過快和吊籠快速下降，安裝控制壓力為5～7 MPa的平衡閥11，防止造成事故。

（4）升降機(jī)停止。當(dāng)?shù)趸\行至地面時(shí)，吊籠中的觸點(diǎn)將行程開關(guān)打開，通過電路系統(tǒng)將電液換向閥10的右位斷開，中位接入。于是泵出的液壓油通過低壓溢流閥泄荷，液壓馬達(dá)12反向轉(zhuǎn)動(dòng)停止，吊籠停止下行，避免了沖擊。

1.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

該升降機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由制動(dòng)器、變速箱、卷筒、吊籠、輔助組件等組成，如圖2所示。通過控制液壓泵的流量，從而調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的速度。在變速箱高速軸一端安裝帶式制動(dòng)器，制動(dòng)帶一端固定，一端活動(dòng)，利用包于制動(dòng)輪外側(cè)的撓性制動(dòng)帶，增大制動(dòng)力矩，人工釋放。借助液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和齒輪變速結(jié)構(gòu)將主動(dòng)力傳遞給卷筒進(jìn)而帶動(dòng)鋼絲繩對吊籠實(shí)現(xiàn)緩慢勻速上升和下降操作，運(yùn)輸負(fù)載。［7］

圖2　機(jī)械傳動(dòng)示意圖

圖3　電氣裝置外部接線圖

1.3電氣裝置

升降機(jī)采用的PLC的外部接線圖如圖3所示，PLC采用F—40M型號，共設(shè)置7個(gè)輸入點(diǎn)和3個(gè)輸出點(diǎn)。輸入點(diǎn)分別與操作按鈕和行程開關(guān)相連。輸出點(diǎn)與外部繼電器相連。主控制繼電器KM控制三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止；其他兩個(gè)繼電器Y1與Y2均為電液換向閥10的兩端控制。它們控制吊籠的上升與下降。整個(gè)外部電路中加入了過載保護(hù)裝置和熱保護(hù)裝置，從而保證了電路的安全性。［8］

2　總結(jié)

（1）動(dòng)力結(jié)構(gòu)部分完全由液壓元件來實(shí)現(xiàn)。由電機(jī)帶動(dòng)油泵提供動(dòng)力，經(jīng)過一系列液壓元件將動(dòng)力傳給液壓馬達(dá)和制動(dòng)油缸。

（2）引入防墜落裝置，對因繩索的突然斷裂引起的吊籠墜落，起到保護(hù)作用，從而提高升降機(jī)的安全可靠性。

（3）應(yīng)用了機(jī)電一體化產(chǎn)品PLC和一些電器控制元件，升降位置由行程開關(guān)控制，定位精確有保證，同時(shí)也增添了升降機(jī)的自動(dòng)控制功能。

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［3］侯波，何賢超.高工效、低能耗剪叉式液壓升降機(jī)設(shè)計(jì)研究［J］.液壓與氣動(dòng)，2012，（1）：39-40

［4］高希功.剪叉式液壓升降機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化［D］.濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2014.

［5］郭松，姚丁琦，朱玉川等.基于Recurdyn的新型剪叉式液壓升降臺(tái)的動(dòng)力學(xué)仿真及分析 ［J］.機(jī)床與液壓，2015，（1）：172-174.

［6］程志.低速重載液壓升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其特性研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2013.

［7］王洪波.一種液壓絞纜機(jī)的設(shè)計(jì) ［J］.液壓與氣動(dòng)，2011，（10）：71-72

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