主动液压抓梁与链轮式穿销体系规划

  出产作业中，一般运用门式起重机操作其液压抓梁来完结水工金属闸口的提落操作，可是传统抓梁在实践出产进程中还存在一些安全隐患：例如液压抓梁毛病率高，抓梁水下呈现毛病后无备用驱动方法等。文中规划了一种液压合作链轮式穿销体系，可下降传统穿销设备液压方法毛病率，在液压体系的基础上添加电动机械式抓梁体系，构成双体系主动抓梁，处理抓梁水下毛病又无法退销的极点问题。

  主动液压抓梁( 如图1 所示) 是水利水电站门式起重机、台车式启闭机起吊闸口的关键设备。它由梁体、吊耳、支撑导向设备、定位设备、液压泵站、穿脱销设备、信号设备、电缆卷筒以及电气操控等部分组成。液压泵站包含油箱、油泵、电机、液压阀组件、电磁换向阀、溢流阀、压力表；主动穿销包含软液压油管、不锈钢油管；液压销轴包含销轴、套筒、活塞杆、及密封件等部分组成，如图2 所示。

  液压主动抓梁对位是指抓梁穿脱销设备的销轴中心与闸口吊耳孔中心对准的进程。液压主动抓梁沿着闸口门槽下降，当抓梁挨近水下闸口时，闸口上的定位销杆首要进入抓梁上的定位套筒内，使抓梁前后左右的方位操控在答应范围内，然后抓梁进一步下降，使定位套装置在定位杆上。抓梁上装有下降就位信号传感器。当抓梁上的定位套正好置于闸口上的定位销上时，抓梁上的液压销轴设备中心也正好对准闸口吊耳孔的中心，抓梁左右下降就位传感器宣布信号，该信号经水密接线盒、防水插头、电缆卷筒以及装置在司机室内的显现器清楚地看到抓梁已下降就位，抓梁下降就位后，由司机操作将起升组织断电中止，抓梁对位进程完结。若抓梁对位信号没有反应，则不可进行液压抓梁的穿脱销操作。

  抓梁下降对位完结后（对位传感器反应正常），方可进行穿销作业。操作电气操控手柄或旋钮，使液压泵站得电，驱动液压穿脱销设备销轴伸出或缩回，经过穿销传感器显现操控穿销到位或回位，进行抓梁销轴的主动穿脱，完结抓梁与闸口的衔接。

  如表1 所示，在实践运用中，双吊点抓梁穿销动作时最常呈现左和右液压销轴不同步、动作卡顿等状况；其首要原因与泵站压力、油管布局及相关密封处有直接关系。

  4）低温环境油突变稠，无法正常运转到运用压力。以上问题都触及泵站（如图3 所示）开盖密封等问题，其检修作业量大，用时较长，电路操控较为杂乱，销轴行程数据多为加装辅佐开关及传感器，液压泵站内部包含：油箱、油泵、电机、液压阀等设备（如图4），监督数据并不彻底牢靠，简略呈现无行程数据；毛病处理有必要由单位专业人员才干处理，给运用带来许多不方便及成本上升。

  例如：某电站运用中呈现水下抓梁信号不改变，液压销轴不动作时，检查不只需求从电路检查回路是否正常，还需求对油路压力进行测验。特别是选用数字式感应传感器，在运用一段时间后因为磁感应的磁力削弱，在运转中经常呈现数据显现不对（实践销轴运转一半行程，但显现未到位或未退回），简略误导操作人员在水下实践操作。

  以葛洲坝电站泄洪闸平板门抓梁为例，保存原有液压穿销体系的基础上加装水下电机、链轮等机械构件组成机械传动穿销体系。机械部分选用伺服电机驱动、链轮传动、一起链轮组织加装编码信号操控体系；不只抵达高精准度操控，且节能环保。该规划不只能够独立体系运用，也可只作为备用体系运用，为特别环境条件运用供给更多挑选。

  规划要求考虑到在保证原有液压穿销体系正常作业的前提下，加装的设备规划由主动工况切换为力矩维护功用，即：在运用液压体系时，链轮机械部分不接受任何力矩；在运用链轮机械时，液压部分自行泄压，不接受任何阻力，保证液压体系与链轮机械体系不构成力矩抵触，保证切换任一体系都能正常作业。

  经前期对原液压体系结构调研，液压销轴传动规划4.1 机械部分作业力矩431 N·m，最大力矩510 N·m。

  如图5 所示，机械部件包含主传动飞轮、张紧压盘、在产品规划电机功率参数选型，参阅公式：伺服电从动轮、销轴链条衔接头、链条。

  机扭矩 = 重力加速度 × R( 轴半径）× 减速比；水下电机密封要求满意 100 m 水深，针对环境介质首要是水和油类，密封原料选用石墨对碳化硅原料，传动轴选用动态环密封技能，密封元件要求≥ 3 MPa。

  规划首要完结在传动功率优于液压传动方法的基础上，削减电气操控环节、削减传动组织部件，一起在节能环保上完结直接传动和多工况切换操控，削减毛病及检修率。

  1. 主传动飞轮 2. 张紧压盘 3. 从动轮 4. 销轴链条衔接头、链条

  电气部分包含水下电机、深水航插、深水电缆、水下密封接线盒、编码器、限位器等。水下电机参数为：供电电压 220 V、功率 2.5 kW、转速 67 r/min、扭矩356 Nm、防水深度 100 m，选用机械动、静环密封技能，密封参数作业压力≤ 2.5 MPa，额外压力≤ 4.0 MPa、温度-50 ℃～ 220 ℃、速度≤ 20 m/s；变频驱动器（输入 AC220 V、输出 0 ～ 220 V、输入频率 47 ～ 63 Hz、过载才能150%、额外电流 60 A；过载才能 180% 额外电流3 A。）

  经过司机室手动工况切换开关，切换至机械传动工况，此刻原设备的液压操控部分经过改装后的液压电磁阀使泄压阀彻底翻开，使液压缸内无压力状况；再进行穿销动作，穿销开关宣布指令，变频驱动器操控水下电机主传动飞轮顺时针滚动，带动链条传动，使销轴链条衔接头拉动销轴进行穿销，穿销行程经过加装的编码器、限位开关进行收集处理，数据供给给变频驱动参加操控，当行程数据抵达设定限位值时，变频驱动给出主动中止信号，电机中止滚动，为防止销轴穿到位时，电机滚动惯性作用下或延时中止呈现过载时，扭力矩约束离合器对电机轴输入端与输出主动飞轮端进行机械式脱离，有用防止机械过载。

  同理经过司机室手动工况切换开关，切换至机械传动工况，此刻原设备的液压操控部分经过改装后的液压电磁阀使泄压阀彻底翻开，使液压缸内无压力状况；再进行退销动作，退销开关宣布指令，变频驱动器操控水下电机主传动飞轮逆时针滚动，带动链条传动，使销轴链条衔接头反向拉动销轴进行退销。

  如图 6 和图 7 所示，在加装机械穿销电气操控体系的前提下，需对原设备液压设备泵站阀组件进行处理，加装泄压电磁阀，保证在运用机械传动工况时，能有用地对销轴内进行泄压。

  抓梁销轴工况切换：通操作台工况切换开关挑选“机械传动”时，KM01 接触器作业，此刻“常开”点闭合，一起 3K 继电器作业，泵站内 YV3 泄压电磁阀翻开进行泄压。当工况切换开关挑选“液压传动”时，KM02 接触器作业，此刻“常闭”点断开，一起 3K 继电器中止作业，保证泵站内 YV3 泄压电磁阀封闭状况。抓梁机械穿销操控：通操作台工况切换开关挑选“机械穿销”时，3K 继电器作业“常开”点闭合，泵站内YV3 泄压电磁阀翻开后，01K 继电器作业，正转信号发动变频器，电机正向旋转作业，带动链轮进行穿销。

  因为设备运用环境在水下落放和进步闸口所用，且不同电站的闸口槽深度不一样，水深从20 ～ 100 m 不等。现市场上暂无此类产品，因而选型首要参阅触及深潜的特种设备技能。

  1）电机及减速器传动轴，密封要求有必要IP68 以上，水压≥ 1.5 MPa；

  2）选型技能要求: 电机首选防爆式、潜水泵式电机，再对出线口及衔接轴部位进行二次密封处理；减速器首选防爆式减速器，再对衔接盘及衔接轴部位静环双端面机械密封件进行密封处理；压力 -0.1 ～ 4.06 MPa, 温度-40 ～ 180℃，转速≤ 2 m/s；内置行程测距、测速、内置编码器。

  依据销轴传动规划原理及链轮传动方法，本规划中经过电机带动链轮与链条咬合带动销轴往复运转。当电机呈现堵转、卡死等过载现象时，在穿销端部规划过载维护设备，可大大进步设备牢靠性及安全性。常见的维护方法包含缓冲、抱闸、脱扣等，需求依据穿销端部实践尺度挑选维护方法及装置方法，见图8。

  经过滚珠扭力约束器可完结过载维护；扭力约束离合器是一个滚柱式机械设备，呈现意外过载时，会使主动、从动部分产生脱离，可装备挨近开关检测过载位移输出信号。

  装置结构：该设备可装备成孔，公役H7，键槽按按照GB/T1095—2003，公役 JS9。该设备能够用顶丝进行轴向固定，如图 9；也能够选用螺栓与挡圈固定，如图 10。关于带联轴器的固定，一般是联轴器本体上，选用简略的平头螺丝，如图 11 所示。

  依据抓梁空腔内部实践尺度，挑选规划适宜尺度传动组织（如图 12）装置于抓梁内部，布局暗示截面图如图 13 所示。

  本文经过对原主动液压抓梁进行剖析，结合长时间运用状况，进行双体系主动抓梁改善规划。在惯例液压驱动下，添加链轮式主动抓梁体系。经过实践规划开发制作，结合现场运用状况，两个体系可任意切换运用，也可互为主备。防止主动液压抓梁再水下提闸口呈现毛病，穿销卡死，无法退销等极点状况，从根本上进步抓梁运转的牢靠性。一起可运用机械传动的精确性，供给愈加精确的穿销信号，处理电磁式传感器信号不稳定、毛病率高级问题。

  [1] 郑文纬，吴克坚 . 机械原理 [M]. 北京：高级教育出版社，1997.

  [2] 高志，黄纯颖 . 机械立异规划 [M]. 北京：高级机械出版社，2010.

  [3] 李勇 . 机械设备电气工程主动化技能的运用剖析 [J]. 现代商贸工业，2017（32）：186,187.

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