全液压抓料机驾驶室升降系统研究及设计改造

全液压抓料机驾驶室升降系统研究及设计改造

刘明光,张泽焕

山东港口日照港股份一公司   山东日照  276800

一、项目介绍

邦立WYZ42型全液压抓料机的液压系统在使用一段时间后,液压油变黑,经过检测,是发动机内部机油进入液压系统造成的。发动机运行过程中,由于柴油燃烧不充分,在发动机气缸壁及其他部位产生积碳,而在发动机机油在作用过程中,清洗掉这部分积碳,再进入液压系统,造成液压油脏污，产生积碳颗粒阀芯卡，工作装置动作异常；同时加速泵、阀的磨损，造成动力损耗、燃油增高等问题。

经过排查，液压系统与发动机润滑系统存在交集的部位，只有安装在发动机上的齿轮泵（用于驾驶室升降系统动力输出）。该齿轮泵的动力来源于发动机曲轴旋转的动力，通过前置齿轮箱的齿轮传递动力，其齿轮及轴承在运转过程成，通过发动机机油进行润滑，保证其正常运行。由于齿轮泵的输入轴密封在使用过程中老化，造成其运转过程中，高压机油通过密封进入齿轮泵，而进行维修的方法复杂，维护费用高，设备故障率高，急需对驾驶室升降系统进行改造。

二、技术方案

1）原驾驶室举升机构动力部件采用齿轮泵提供输出动力，齿轮泵产生的液压能转换为举升动能，通过主控阀传递至执行机构；控制方式为常开式。最终将液压油输送至油缸实现驾驶室升降。齿轮泵安装位置在发动机主机一侧齿轮组处，优点是采用原车设计，利用了发动机的分配的动力，为齿轮泵提供动力输出。存在缺点：一是经常出现齿轮泵串油现象，易造成液压系统故障，维修故障率高；二是存在串油风险，造成较大的次生故障，影响生产，需定期更换备件；三是件备件材料、维修费等成本高。

2）项目技术改造后：一是采用原车动力为输出源，齿轮泵的液压能通过主阀备用阀组端输入，即采用原车液压泵作为主动力源。控制方式采用电液控制。最终实现驾驶室升降调节。一是安装方便；二是与发动机润滑系隔离，不存在发动机及液压油互相串通现象；三是配件费用较低，维护成本低；四是维修相对之前方便快捷。当然缺点是占据了一组备用阀组，对液压系统并入其他机构产生一定影响。

通过比较，再结合现场的实际情况，进过分析确定通过主控阀备用阀组提供液压能的方式具有一定的可靠性和可行性。

三、实施步骤

1、首先对驾驶室举升系统部分部件进行拆除，摒弃动力元件。

（1）将原车驾驶室举升系统内的部件进行排查，梳理好管路分布及走向，明确各个部件，在系统中的作用及工作状况，分别绘制举升系统举升和下降两个过程，各个部件及液压油流向的图。

（2）拆除安装在发动机齿轮室上的齿轮泵和连接齿轮及花键轴，并用标准盖板对齿轮室进行密封，拆除用于润滑齿轮的机油管路，并用油堵进行了密封。

（3）拆除齿轮泵至举升系统控制阀的管路，拆除液压油箱至齿轮泵的吸油管路。

2、驾驶室举升系统改造并连接供油管路。将原来齿轮泵供油管路，改装为全液压抓料机主控阀—备用阀组供油。

工作油路及主油路的布置。摒弃齿轮泵后，将全液压抓料机主控阀输出压力的备用阀块替代齿轮泵作为驾驶室举升系统的动力元件，将备用阀组主漏油与改造管路的一端进行连接，另一端廉洁与举升系统主油路输入端的滤清器上，完成动力元件的替换。

3、安装全液压抓料机主控阀—备用阀组的控制管路。

在全液压抓料机合适位置，安装备用阀组先导电磁阀，通过电磁阀控制先导压力油的通断，实现备用阀组的位置，进而控制主油路的通断，为驾驶室举升系统提供压力油。首先从从蓄能器电磁阀阀组上，使用三通连接件，连接先导压力油输入管路，另一端安装在备用阀组先导电磁阀的输入端，电磁阀输出端连接先导管路，另一端连接在主控阀备用阀组的先导控制阀块上，完成主阀组打开油路的安装；用先导管路连接在备用阀组先导电磁阀另一输出口，管路的另一端通过三通，连接于先导回油管路，实现备用阀组阀芯开启再关闭，先导压力油的释放，进而实现驾驶室举升系统压力油的切断。

4、改造控制电磁阀线路，实现与原车驾驶室升降开关的有机结合。

为了减少操作的复杂性，避免驾驶室升降系统操作繁琐的问题，将电磁阀的控制线路与原车驾驶室升降控制线路进行了有机结合，避免了驾驶室升降系统不工作的情况下，先导压力油持续供油，造成不必要的能量损失，产生液压油油温过高等异常问题，影响整车液压系统的效率。

5、调整主控阀—备用阀组的工作压力，使各部件处于安全压力范围内，实现驾驶室升降速度的调节。

2、主要技术创新亮点

1）通过对原车液压系统进行改造，取消发动机齿轮泵动力来源，改用液压主泵提供液压能。

2）使液压系统与发动机润滑系统实现完全分离，完全避免了发动机机油，进入液压系统的问题，减少液压系统故障次数。

3）该项目具有成本低、安装简单、可靠性高、见效快的优点，可实现显著的经济效益和社会价值。

4）设备操作简单，实用价值，可在怠速时，实现原车高转速的升降效果。

3、技术经济指标

1）改造完成后，液压系统的故障率将大幅降低，预计一台全液压抓料机，可缩短维修时间75%以上，从而提高设备的利用率及台时产量。

2）设备改造后，因为液压系统与发动机润滑系统完全分离，可以减少更换齿轮泵及更换液压油、机油的次数由原来2000小时更换一次，降低为0次；减少成本投入。

3）通过对液压系统串油的问题进行改造后，设备故障大幅降低，从而达到提升全液压抓料机作业效率的目的。通过统计，可提高作业时间3小时以上，增加作业量400吨/台以上。

四、应用推广及效益情况

1、相比改造前

通过对改造的设备进行反复试验，自设备改造以来，未发生一次驾驶室举升系统故障，通过对原车液压系统进行改造，实现驾驶室举升系统动力来源的转变，摒弃了原车通过齿轮泵齿轮泵提供液压能的方式，使液压系统与发动机润滑系统实现完全分离，完全避免了发动机机油，进入液压系统的问题，减少液压系统故障次数。

2、经济效益

一台全液压抓料机平均每2000小时出现故障一次，每次故障需要更换齿轮泵费用3000元/个，更换全车液压油280升×9.65元/升=2702元，更换发动机机油21升×16.6元/升=384.6元，维修费1200元（人工费300元/天），更换润料费用1000元，共计8286.6元。按照现有六台设备统计，每台全液压抓料机一年运行约5000小时，每年维修材料费高达124299元。而每台设备改造后费用约为6000元，综合计算六台设备每年可节约费用为88299元。

3、社会效益

1）通过对驾驶室升降系统的改造，可有效减少设备成本投入，降低因液压系统故障产生的故障停机时间，避免了更换齿轮泵、液压油、机油的费用；可有效控制液压系统不正常的磨损、部件故障，减少了液压系统的维修次数及费用。

2）通过对液压系统串油的问题进行改造后，相比未改造的设备，其未再出现因起串油引发的设备停机故障，从而达到提升全液压抓料机作业效率的目的，通过统计，可提高作业时间3小时以上，增加作业量400吨以上，进而降低火车在港停时，降低车辆在港压车的情况，缩短车辆离港的时间；

3）该项技术具有简便、高效、安全、环保等特点，同时具有投资少、见效快的优点，可实现显著的经济效益和社会价值，在同类抓料机设备中具有广阔的推广价值。

参考文献

1、《港口机械液压与液力传动》/著作者：王剑华、责任编辑：蔡培荣/出版发行：人民交通出版社

2、《液压抓料机设计手册及说明书》

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