解析液压电梯液压系统抗摇摆设计

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1、解析液压电梯液压系统抗摇摆设计　　摘要：在我国，电梯的使用以是无处不在的了，液压电梯在平稳性、运行速度、传递力等等都有着较为突出的优点，并且它的工作寿命较一般电梯要长，并且占用的面积也较小，本文就以200kg船用防爆液压电梯为研究对象，充分揭示了抗摇摆设计的各个方面，并进行了一些方面的解析，通过摇摆试验分析静态和动态状况下抗摇摆的性能等等。本文首先简要介绍200kg船用液压防爆电梯液压系统工作原理。考虑横摇与纵摇的特殊情况，设计在摇摆情况下能正常工作的液压系统。关键词：电梯；液压系统；抗摇摆；摇摆试验中图分类号

2、：TU857文献标识码：A文章编号：在我国，液压升降机的使用已经有了较为长久的应用，较早采用这种升降机应该是在17世纪左右，再后来，随着经济的发展，技术的进步，使液压元件可靠性控制技术也得到了很大的提高，促使古代的液压升降机逐渐发展成为近代的液压电梯。美国OTIS电梯公司在1878年生产了第一台液压电梯，行程33m。20世纪70至80年代，液压电梯的市场占有率曾达到30%至40%。7随着变压变频控制电梯的出现，交流永磁同步电机变频调速驱动控制电梯成为市场上的热点。但液压电梯以其独有的特点，在一些低层大负载的场合

3、仍然无可替代。实例应用简介1.1原理简介本文研究的液压电梯是比例节流调速型，主要由液压泵站、柱塞缸、限速切断阀等组成。电梯上行时，柱塞杆伸出，通过比例阀的旁路节流调速，上行最大速度由螺杆泵的流量决定；下行时，轿厢由于自重下降，柱塞杆缩回，通过比例阀的出口节流调速。1.2速度特性在电梯中决定其性能优劣的主要因素就是电梯的运行速度，这就要求电梯在运行时的速度和稳定性等要达到一定的要求，电梯运行要求特定运行速度、加速度，以求乘载的舒适性和快捷性的统一。因此把速度特性作为考察本设计是否满足要求的重要参数指标。液压电梯运

4、行速度按图1所示曲线规律变化，其运行可分为4个阶段：起动加速、快速运行、减速、平层等阶段。1-起动加速阶段2-快速运行阶段3-减速阶段4-平层阶段图1电梯运行速度曲线二、电梯液压系统抗摇摆设计2.1抗摇摆设计要求根据一般船舶的固有频率、7在海浪中的摇摆经验及液压电梯实际工作要求，提出如下设计要求：（1）海船在横摇±15°、周期6s；纵摇±5°、周期5s情况下液压电梯能正常工作；（2）海船在横摇±45°、周期6s；纵摇±5°、周期5s情况下液压泵站及油缸不破坏。2.2抗摇摆液压设备设计液压泵站集成了动力、控制和安

5、全保护元件，因此，液压泵站的抗摇摆性能决定了液压设备在特殊环境下能否正常使用。根据海船纵摇与横摇的参数，提出以下设计准则：（1）海船在横摇±15°、周期6s；纵摇±5°、周期5s情况下，为了保证泵的吸油以及浸油电机的正常工作，泵和电机必须完全浸在油液中；（2）海船在横摇±45°、周期6s；纵摇±5°、周期5s情况下，油液不能泄漏出泵站；（3）比例控制阀和各种传感器既要可靠地固定在油箱之上，又要保证油箱的密封；基于实现上述设计要求，从结构上改进泵站，以达到抗摇摆的目的,该液压泵站具有以下特点，如图2所示。1-手动

6、泵2-接线盒3-比例阀4-油箱5-电机和泵6-接线盒箱体7-绝缘木板8-漏斗图2液压泵站结构图（1）油箱箱盖焊接，油液无法从箱盖和侧板缝隙泄漏；（2）SEV7阀油口和阀板都有密封元件，手动泵吸油口通过隔壁接头密封，这些措施可防止油箱中油液从油口中泄漏；3）特殊的接线盒结构，接线盒为可拆卸的圆筒，圆筒内接线板下面增加一个漏斗结构，可以阻挡油液的晃动，并使溅出的油液流回油箱；（4）侧面开有检修孔，方便内部元件的安装和拆卸；（5）油箱结构简单以减小整体尺寸。2.3抗摇摆液压设备设计静态分析因为横摇情况油液晃动比纵摇更

7、剧烈，因此以横摇情况为极限情况分析。（1）当液面最低时，即电梯处于最高位置，柱塞杆全部伸出。此时设计静止时油箱液位为363mm，如图3a所示。当横摇15°时，油液液面如图3b所示，油泵和电机完全浸在油液中。为了提高可靠性，保持液面最低处高于电机55mm。图3最低液位时油液液位示意图（2）当液面最高时，即电梯处于最低位置，柱塞杆全部缩回。此时，油箱中油液液位静止时为405mm，如图4a所示。当横摇45°时，因为泵站的特殊结构，油液无法从油箱中漏出，如图4b所示。图4最高液位时油液液位示意图三、电梯液压系统抗摇摆试

8、验分析3.1摇摆试验设备静态分析抗摇摆性能的缺点是不能考虑纵摇与横摇的复合工况，以及油液摇晃的动态过程。7因此，为进一步验证设计的可靠性，在专门的摇摆试验台上模拟在海船中运行的情况。该试验台架横摇±15，纵摇＋5，周期6s。3.2摇摆试验分析200kg船用液压防爆电梯技术参数如表1所示。试验过程通过比例阀控制板采集电梯上下行运行的数据，该数据主要包括上下行速度和加速度。表1电梯主要技术