【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 泵按單一方向運(yùn)轉(zhuǎn)，靠改變泵的斜盤傾角或缸體擺角來(lái)控制液壓油的吸排方向和 排量，液壓泵的吸排口改變，馬達(dá)的進(jìn)油口也就會(huì)隨之改變，即馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向改變。這樣就實(shí)現(xiàn)了收纜和放纜的轉(zhuǎn)換。 由于泵控型回路泄露損失少，經(jīng)濟(jì)性好，控制精度高，所以一般絞纜機(jī)系統(tǒng)采用泵控型。 液壓絞纜機(jī)系統(tǒng)組成 液壓系統(tǒng)的組成 能源裝置：將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能輸入轉(zhuǎn)換為液壓泵的液壓能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，通常指的是液壓泵。 執(zhí)行元件：輸入的是液壓油的壓力能后轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)式機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，通常指的是液壓馬達(dá)。 控制元件：它是控制液壓系統(tǒng)中液壓油的流量、壓力和流動(dòng)方向的裝置，包括換向閥、溢流閥、 自動(dòng)絞纜轉(zhuǎn)換閥。這些是保證系統(tǒng)正常工作重要的組成部分 輔助元件：輔助元件是除以上三項(xiàng)以外的其它元件，包括油箱、濾器、無(wú)縫管道、壓力表和密封元件等，這些元件使整個(gè)液壓系統(tǒng)工作的可靠性、穩(wěn)定性、持久性具有重要的作用。 液壓馬達(dá)的工作原理 絞纜機(jī)系統(tǒng)的液壓馬達(dá)采用多作用內(nèi)曲線馬達(dá)，下圖所示為多作用內(nèi)曲線馬達(dá)的簡(jiǎn)圖。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 1 多作用內(nèi)曲線馬達(dá) 定子 轉(zhuǎn)子 柱塞組 配流軸 定子 1的內(nèi)壁有 六段均勻布置的并且 形狀完全相同的 光滑 曲面組成， 另外形狀相同的光滑曲面是兩邊對(duì)稱布置的。其中向外凹 的一 邊 也就是允許柱塞向外伸的一邊 稱為進(jìn)油工作段，與它對(duì)稱的另一邊稱為排油工作段 。在旋轉(zhuǎn)時(shí)， 柱塞在每轉(zhuǎn)中往復(fù)的次數(shù)就等于定子曲面數(shù)，稱為液壓馬達(dá)的作用次數(shù)；在轉(zhuǎn)子的徑向有均勻分布的柱塞缸孔， 且柱塞孔的數(shù)量比定子內(nèi)壁光滑曲面數(shù)量多一個(gè)， 每個(gè)缸孔的底部都有一配流 口 ，并與它的中心配流軸 4相配合的配流孔相通。配流軸 4 中間有進(jìn)油和回油的孔道，它的配流 孔 的位置與導(dǎo)軌曲面的進(jìn)油工作段和回油工作段的位置相對(duì)應(yīng)，所以在配流軸圓周上有 2 個(gè)均布配流窗口。柱塞組 3，以很小的間隙置于轉(zhuǎn)子 2 的柱塞缸孔中。作用在柱塞上的液壓力經(jīng)滾輪傳遞到定子 的曲面上。 來(lái)自液壓泵的高壓油先進(jìn)入配流軸，經(jīng)配流軸 配流孔 再進(jìn)入處在工作段的各柱塞缸孔中，使相應(yīng)的柱塞組的滾輪頂在定子曲面上，在接觸處，定子曲面 會(huì)對(duì) 柱塞組 產(chǎn)生 一反作用力 N，這反力 N 作用在定子曲面與滾輪接觸處的公法面上，此法向反力 N可分解為徑向力和圓周力， 徑向力 與柱塞底面的液壓力以及柱塞組的離心力等相平衡，而所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩則克服負(fù)載力矩使轉(zhuǎn)子 2旋轉(zhuǎn)。因此馬達(dá)實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)絞纜筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的工況， 達(dá)到收纜和放纜的目的。 絞纜機(jī)工作原理 自動(dòng)張力絞纜機(jī)全稱為自動(dòng)張力調(diào)整絞車。目前，幾乎所有大型船舶已裝置了 自動(dòng)絞纜機(jī)。自動(dòng)絞纜機(jī)的動(dòng)力源有電驅(qū)動(dòng)方式的，也有液壓驅(qū)動(dòng)的。其基本原理是在絞纜筒上施加一個(gè)可調(diào)的動(dòng)力矩，以便與系船纜繩上的張力所引起的拉力矩保持平衡。當(dāng)船舶因吃水變化或潮汐、風(fēng)力影響，導(dǎo)致系船纜繩張力有所增減，從而偏離規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)絞纜機(jī)能夠相應(yīng)地自動(dòng)收放纜繩，使其張力穩(wěn)定到規(guī)定值。這樣可以防止纜繩拉斷，保證系泊安全，并減少值班人員的操作和勞動(dòng)強(qiáng)度。下圖是液壓自動(dòng)張力絞纜機(jī)的工作原理簡(jiǎn)圖。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 2 絞纜機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 液壓油油箱 液壓泵 電動(dòng)機(jī) 自動(dòng)控制壓力調(diào)節(jié)閥組 液壓馬達(dá) 絞纜筒 當(dāng)纜繩松弛、張力減小時(shí)，自動(dòng)控制壓力調(diào)節(jié)閥組 4動(dòng)作使閥關(guān)閉，液壓泵 2 排出高壓油進(jìn)入液壓馬達(dá) 5，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸和卷筒順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，將松弛的纜繩絞緊。 當(dāng)張力達(dá)到原規(guī)定值時(shí)， 4 又自動(dòng)開(kāi)啟，壓力油大部分經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥流向油箱 1，少量油液進(jìn)入馬達(dá)補(bǔ)充漏泄的液壓油，使絞纜筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)系船纜張力大于液壓馬達(dá)內(nèi)液壓制動(dòng)力矩時(shí)，系船纜會(huì)拉動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)將纜繩松出。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 4 液壓系統(tǒng)圖的初步確定和原理說(shuō)明 根據(jù)已知條件擬定液壓系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)拉力 T=40KN,調(diào)速范圍 15m╱ min～ 30m╱ min。壓力 P=20MPa 絞纜筒直徑D= 根據(jù)以上條件，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖如圖： 圖 3 絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)圖 （詳細(xì)圖見(jiàn)附錄） 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理 本系統(tǒng)是閥控開(kāi)式 液壓 系統(tǒng)。油箱 20 通液壓泵進(jìn)口，通常截止閥 19 常開(kāi)，可供補(bǔ)油或容納油溫升高時(shí)膨脹的油液。并兼有散熱的作用。這種絞纜機(jī)的工作原理說(shuō)明如下： 放纜 扳動(dòng)換向操作閥 4的操作桿，閥的閥芯油通路如附圖中右位所示，那么主輔泵 2共同工作，排油經(jīng) Y出油口向油路 B 輸油，當(dāng)油壓達(dá)到平衡閥 7 的開(kāi)啟壓力時(shí)開(kāi)啟， A油路的回油通過(guò)閥 7和 52單向閥，由 X油口回液壓油箱 20。此時(shí)，油路 C出油經(jīng)單向閥55 和平衡閥 7回到 D 進(jìn)行空循環(huán)，僅有油路 B的進(jìn)油產(chǎn)生扭矩，這是高速低壓工作狀態(tài)。 收纜 向收纜方向扳動(dòng)操作閥 4的操作桿，使閥芯移至油通路如系統(tǒng)圖中左位所示，則泵 2的排油口改通 X 出油口；當(dāng)出油壓力超過(guò)馬達(dá)負(fù)荷形成的油壓時(shí)，會(huì)頂開(kāi)單向閥 51 向油路 A供油，回油就會(huì)經(jīng)油路 B 經(jīng)換向閥 4的 Y油口返回油箱 20。此時(shí)如果負(fù)荷不太大，則工作油壓不太高，高壓變速閥 6位于圖示關(guān)閉位置，液壓馬達(dá)的另一組工作油腔由油路D排油，經(jīng)單向閥 54 回 C，此油路中的油空循環(huán)，不會(huì)產(chǎn)生扭矩 。這時(shí)馬達(dá)僅一路有效供油，排量為馬達(dá)全排量 qM的 1/2，是高速收纜工況。 若馬達(dá)負(fù)荷較大，工作油壓達(dá)到高壓變速閥 6 的調(diào)定值時(shí)，高壓變速閥 6移至開(kāi)啟位，供油通油路 A的同時(shí)，又經(jīng)閥 6 與油路 C 相通，其回油從油路 D 經(jīng)緩沖閥 9至閥 4 的油口Y回泵。此時(shí)馬達(dá)兩路都有供油，排量 qM，是低速收纜工況。 纜繩的自動(dòng)張緊 系泊后，如果要轉(zhuǎn)到纜繩自動(dòng)張緊工況，可將閥 4 的操作縱桿在 收 纜的位置，而將絞纜工況，轉(zhuǎn)換閥 13的手柄由手動(dòng)絞纜位置扳到自動(dòng)張緊位置（油路通斷情況由圖中左位改為右位所示）。這時(shí)液壓泵供油經(jīng)閥 13 通向油路 R0， 作用于卸荷控制閥 16，使先導(dǎo)式溢流閥的主閥 15 全開(kāi)，主泵卸荷，其排油壓力不超過(guò) 20MPa。輔泵 2的供油除由油路 X通馬達(dá)油口 A外，同時(shí)經(jīng)閥 13 通向油路 Z，則無(wú)需開(kāi)啟變速閥即可經(jīng)單向閥 5 55向馬達(dá)油口 C供油，如果纜繩松弛即（低速收纜（約 15m/min,最大張力約 40kN）。液壓馬達(dá)的安全閥 11 原先由先導(dǎo)閥 10調(diào)節(jié)，這時(shí)則經(jīng)閥 13 改由壓力調(diào)節(jié)閥 12調(diào)節(jié)；當(dāng)纜繩張力太大時(shí)，通 A的油壓升高至超過(guò)閥 12 的調(diào)定壓力，則閥 11 開(kāi)啟使馬達(dá)油口 A、 C與 B、 D相通，馬達(dá)即在纜繩張力就增大。纜繩自動(dòng)張緊工況時(shí)，雖然僅有功率小得多的輔泵在有載工作，油箱不僅起到儲(chǔ)存液壓油的作用還起到散熱的作用以保持最高油溫不高于 60℃ 。萬(wàn)一油溫超過(guò) 70℃ ，應(yīng)立即停用此裝置，查明原因并予以消除。 若閥 13 的手柄轉(zhuǎn)回手動(dòng)位，則 X通 Z的油路被隔斷，馬達(dá)收纜的排量仍根據(jù)負(fù)荷大小自動(dòng)轉(zhuǎn)換；卸荷控制閥 16的控制油經(jīng)油路 R0被引至低壓油路 E1，于是閥 16 關(guān)閉，溢流閥的主閥 15也關(guān)閉，主泵加載工作；馬達(dá)安全閥 11 仍由閥 10 調(diào)定。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 5 主要液壓元件的參數(shù)計(jì)算與選擇 主要設(shè)備參數(shù)的計(jì)算與選擇 主要根據(jù)絞纜筒的輸出扭矩轉(zhuǎn)速來(lái)得出液壓馬達(dá)的工作參數(shù)，再根據(jù)系統(tǒng)壓力和馬達(dá)功率來(lái)計(jì)算出液壓泵的額定流量等參數(shù)。根據(jù)以上得出的參數(shù)和擬定的設(shè)備工作形式來(lái)選定液壓馬達(dá)和液壓泵的型號(hào)和廠家。 絞纜筒參數(shù)的選擇 絞纜筒 （ 1）絞纜筒額定工況時(shí)需要克服的扭矩： （ ） =40 =10kN?m 其中： M 筒 扭矩 ， kN?m； F系泊所需拉， kN； D絞纜筒的直徑， m； （ 2） 絞纜機(jī)在工作時(shí)的轉(zhuǎn)速 ： （ ） 由此可以算出轉(zhuǎn)速范圍是 n=～ r/min 所以功率為 ： （ ） 得： P 筒 =10～ 20KW 主輔泵的 選擇 （ 1）由