高工效、低能耗剪叉式液壓升降機設計

姜文國

摘要：剪叉式液壓升降機作為較為常見的工業設備，在物流行業、建筑行業、工業制造等領域有著廣泛的應用。機身采用剪叉式可折疊結構，使用時展開、不用時收縮，操作靈活，適用性強。但是在實際應用中，剪叉式液壓升降機也存在能耗較高的問題，與當前倡導的節能減排不符。本文提出了一種高工效、低能耗的優化設計方案。在保證實用功能的前提下，通過簡化結構，提高系統的能量利用率，從而達到了控制成本、減少故障的效果，取得了良好應用效果。

關鍵詞：高效低耗;液壓升降機;電磁溢流閥;運行原理

1、設計思路

現階段各個行業使用的液壓升降機，主要使用普通管式液壓閥。由于工作環境惡劣，隨著使用年限的加長，這種液壓閥經常會因為腐蝕、老化，而出現較為明顯的滲漏問題，進而導致液壓系統的工效降低，無法滿足正常的物料升舉要求，發生故障的概率也會明顯增加。另外，由于管式液壓閥大多采用集成安裝的方式，一來是體積較大，對安裝和作業空間要求較高，適用性也受到了一定的局限;二來是日常養護和故障維修不方便，也會導致潛在的故障隱患無法被及時發現，久而久之引發更為嚴重的故障。針對普通液壓升降機存在的上述問題，提出了以下設計思路：

（1）將插裝閥代替普通液壓閥，這種元件除了具有較強的抗污染性能外，還具有體積小巧、安裝方便等特點，具有更強的適用性。（2）設計一種重力勢能回收裝置，當工作臺空載下降時，可以將下降過程中產生的重力勢能，轉化為動能或電能，減少了能量消耗。（3）減少了液壓元件的數量，液壓系統的整體結構更加簡潔，運行過程中工效更高。根據上述設計思路，可以使剪叉式液壓升降機實現高工效、低能耗、低故障率等應用效果。

2、運行原理

剪叉式液壓升降機的結構組成如圖1 其所示。除此之外，在升降機運行過程中，還分別設計了4 個無觸點開關，分別為W1、W2、W3、W4，按照從低往上的順序排布，其功能是采集升降平臺的位置信號，然后將信號發送給控制中心，通過微機指令進而控制升降平臺的加速、減速。

圖中：1、吸水空濾器;2、過濾器;3、液壓泵;4、電機;5、單向閥;6、10、13、17換向閥;7溢流閥;8、截止閥;9、溫度計;11、16液壓鎖;12、可調節流閥;14、快速接頭;15、液壓缸。

電機通電，液壓泵從油箱吸油。泵站開始工作，液壓油通過電磁溢流閥回油箱，此時電磁溢流閥起卸荷閥作用。泵站實現空載啟動和連續工作，避免電機頻繁啟動。當電磁溢流閥通電，系統壓力超過電磁溢流閥的設定壓力，電磁溢流閥打開，液壓油通過電磁溢流閥直接回油箱。此時電磁溢流閥起安全閥作用。電磁溢流閥的設定值一般為系統工作壓力的110%。

3、實現方式

3.1? 平臺上行流程

平臺由最低位置上升過程中，當平臺離開無觸點開關W1時，電磁換向閥DT1和DT2通電，電磁換向閥DT4和電磁溢流閥斷電。泵站向液壓缸無桿腔供油，液壓缸另一腔回油。液壓缸上行速度由可調節流閥控制，平臺慢速上升。當平臺離開無觸點開關W2時，電磁換向閥DT1通電，電磁換向閥DT2、電磁換向閥DT4和電磁溢流閥斷電?？烧{節流閥被短路，平合決速上升。當平臺離開無觸點開關W3時，電磁換向閥DTI和電磁換向閥DT2通電，電磁換向閥DT4和電磁溢流閥斷電。液壓缸上行速度恢復由可調節流閥控制，平臺慢速上升至最高位置到達無觸點開關W4處。

3.2? 平臺下行流程

當液壓升降平臺在最高處完成物料的卸載后，開始從最高點向下移動。首先通過微機發布下行指令，此時位于最頂端的鎖緊裝置由閉合轉為松開。平臺在重力作用下開始下降，離開無觸點開關W4后，電磁換向閥DT2和DT4通電，同時電磁溢流閥斷電。在DT2通電狀態下，泵站中的泵機啟動，產生的壓力將液壓油推向液壓缸有桿腔，并在另一腔回油。在液壓平臺下降過程中，受到重力加速度的影響，下降速度會逐漸加快，為了防止液壓平臺失速，由微機控制可調節流閥對下降速度進行控制，保證最大下降速度可控。當液壓平臺離開無觸點開關W3后，只剩下電磁換向閥DT4通電，DT1、DT2以及電磁溢流閥全部處于斷電狀態。液壓平臺離開無觸點開關W2后，此時液壓平臺距離最低端較近，電磁換向閥DT2和DT4重新通電，開始控制液壓平臺做減速運動，下降速度降至最低。當液壓平臺到達無觸點開關W1后，正好平穩停止。

4、應用效果

（1）在液壓系統的組成上，使用插裝閥代替普通液壓閥，具有更強的環境適應性和抗污染能力，延長了使用壽命，保證了液壓系統在投入運行較長時間內，不會發生故障，保證了作業的連續性。液壓系統的結構組成簡化，液壓元件數量減少，雖然出于系統穩定性考慮，仍然采用了集成安裝的方式，但是由于結構簡單，后期維護和修理也比較方便。（2）在液壓平臺下降過程中，增加了能量轉化裝置，將液壓平臺下降時產生的重力勢能，轉化為動能，在通過動力推動電機做工，得到了電能。所得電能重新供剪叉式液壓升降機使用，取得了較為明顯的節能效益。（3）在不同高度分別設置了無觸點開關，向微機報告液壓升降平臺的位置數據，進而通過靈活調控其上升、下降速度，既可以提高液壓升降平臺的運行速率，保證了高工效;同時又可以避免液壓升降平臺沖擊最高、最低平臺，降低了故障發生率。

結語：本文提出的一種設計方案，主要從液壓系統結構優化、液壓元件更替等方面，對傳統的液壓系統進行了改良。從實際應用效果來看，讓剪叉式液壓升降機兼顧了高效率、低故障率，以及低能耗等特點，達到了設計預期。隨著剪叉式液壓升降機使用范圍的擴展，下一步還需要從微機控制、運行參數等方面，繼續進行優化，才能讓剪叉式液壓升降機在實際運行中發揮更大的優勢。

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